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JP2021053655A - 演算装置、演算システム、製造システム及び演算方法 - Google Patents

演算装置、演算システム、製造システム及び演算方法 Download PDF

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JP2021053655A JP2019177519A JP2019177519A JP2021053655A JP 2021053655 A JP2021053655 A JP 2021053655A JP 2019177519 A JP2019177519 A JP 2019177519A JP 2019177519 A JP2019177519 A JP 2019177519A JP 2021053655 A JP2021053655 A JP 2021053655A
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匡 齋藤
Tadashi Saito
匡 齋藤
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Abstract

【課題】品質不良を抑制できる動作条件を適切に設定する。【解決手段】演算装置３８は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくともどちらか一方に回転させた工具１８を接触させて第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する摩擦撹拌接合装置に用いられる。演算装置３８は、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、及び第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合部Ｔ３の少なくとも一部の状態である部材状態と、工具１８の状態である工具状態と、を検出する検出部と、検出部により検出された部材状態と工具状態とに基づいて、摩擦撹拌接合装置の動作条件を第１の値から第２の値へ変更するための変更情報を生成する変更情報生成部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、演算装置、演算システム、製造システム及び演算方法に関する。
被接合材料同士を接合する方法として、工具を回転させて発生する摩擦熱で被接合材料を軟化させ、その部分を撹拌することで被接合材料同士を接合する摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ）が知られている。
米国特許出願公開第２０１７／０２６６７５４号明細書
本発明の態様によれば、演算装置は、第１部材と第２部材との少なくともどちらか一方に回転させた工具を接触させて前記第１部材と前記第２部材とを接合する摩擦撹拌接合装置に用いられる演算装置であって、前記第１部材、前記第２部材、及び前記第１部材と前記第２部材との接合部の少なくとも一部の状態である部材状態と、前記工具の状態である工具状態と、を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記部材状態と前記工具状態とに基づいて、前記摩擦撹拌接合装置の動作条件を第１の値から第２の値へ変更するための変更情報を生成する変更情報生成部と、を備える。
本発明の態様によれば、演算方法は、第１部材と第２部材との少なくともどちらか一方に回転させた工具を接触させて前記第１部材と前記第２部材とを接合する摩擦撹拌接合装置に用いられる演算方法であって、前記第１部材、前記第２部材、及び前記第１部材と前記第２部材との接合部の少なくとも一部の状態である部材状態と、前記工具の状態である工具状態と、を検出することと、検出した前記部材状態と前記工具状態とに基づいて、前記摩擦撹拌接合装置の動作条件を第１の値から第２の値へ変更するための変更情報を生成することと、を含む。
第１実施形態に係る製造システムの模式図である。 製造装置による接合の方法を説明する模式図である。 製造装置による接合の方法を説明する模式図である。 第１実施形態に係る制御装置の模式図である。 第１実施形態に係る演算装置の模式的なブロック図である。 第１実施形態における撮像領域を説明するための模式図である。 第１実施形態における撮像領域を説明するための模式図である。 第１実施形態に係る照射部及び第１撮像部の模式図である。 光の波長と反射率との関係を示すグラフである。 第１実施形態に係る反射率の異常判断方法を説明するフローチャートである。 第第１実施形態に係る第２撮像部の模式図である。 開口とバリと加工パスとを説明するための模式図である。 開口の検出方法を説明するフローチャートである。 バリの検出方法を説明するフローチャートである。 工具の挿入量を説明する模式図である。 工具の挿入量を説明する模式図である。 工具の形状の検出について説明する模式図である。 第１実施形態に係る演算装置の処理フローを説明するフローチャートである。 変更情報の生成について説明するフローチャートである。 変更情報の生成について説明するフローチャートである。 変更情報の生成について説明するフローチャートである。 変更情報の生成について説明するフローチャートである。 第１実施形態の変形例を説明する模式図である。 第１実施形態の変形例を説明する模式図である。 第１実施形態の変形例を説明する模式図である。 第１実施形態の変形例を説明する模式図である。 第１実施形態の変形例を説明する模式図である。 第１実施形態の変形例を説明する模式図である。 第２実施形態に係る製造システムの模式図である。 第２実施形態に係る照射部及び撮像部を説明する模式図である。 第２実施形態に係る照射部及び第１撮像部の模式図である。 検出領域からの光の強度を説明するためのグラフである。 検出領域からの光の強度を説明するためのグラフである。 第２実施形態に係る空孔の検出方法を説明するフローチャートである。 部材における伝熱を説明する模式図である。 検出領域からの光の強度を説明するためのグラフである。 検出領域からの光の強度を説明するためのグラフである。 第２実施形態に係る化合物の厚みの検出方法を説明するフローチャートである。 第２実施形態に係る第１撮像部による光の検出について説明する図である。 第２実施形態に係る演算装置の処理フローを説明するフローチャートである。 変更情報の生成について説明するフローチャートである。 変更情報の生成について説明するフローチャートである。 第３実施形態に係る製造システムの模式図である。 第３実施形態に係る製造装置による接合の方法を説明する模式図である。 第３実施形態に係る工具状態を説明する図である。 第３実施形態に係る演算装置の処理フローを説明するフローチャートである。 第３実施形態に係る変更情報の生成について説明するフローチャートである。 第３実施形態に係る変更情報の生成について説明するフローチャートである。 第３実施形態に係る変更情報の生成について説明するフローチャートである。 製造システムを有するシステムの構成を示す模式図である。 システムのブロック構成図である。 システムによる処理の流れを示したフローチャートである。
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。また、Ｚ軸方向において鉛直方向上方に向かう方向を、＋Ｚ軸方向とし、Ｚ軸方向において鉛直方向下方に向かう方向を、−Ｚ軸方向とする。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る製造システムの模式図である。第１実施形態に係る製造システム１は、製造装置１０と演算システム１２とを備える。製造装置１０は、被接合材料である第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合することで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合体を製造する装置である。製造装置１０は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくともどちらか一方に回転させた工具１８を接触させて第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する、摩擦撹拌接合装置である。以下、製造装置１０による第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合箇所を、接合部Ｔ３と記載する。そして、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、及び接合部Ｔ３を区別しない場合は、部材Ｔと記載する。すなわち、部材Ｔは、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２と接合部Ｔ３との少なくとも１つを指す。なお、接合部Ｔ３は、製造装置１０の摩擦撹拌によって第１部材Ｔ１の一部と第２部材Ｔ２の一部とが混ざり合った領域とも言えるし、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくともどちらか一方に工具１８が接触、通過した領域とも言える。なお、摩擦撹拌が不適切である場合、この接合部Ｔ３には後述する開口や空孔などの欠陥が発生する。
第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは、本実施形態では、金属材料である。本実施形態では、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは、互いに異なる材料である。本実施形態の例では、第１部材Ｔ１は、アルミニウムであり、第２部材Ｔ２は、鉄である。ただし、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは、任意の材料であってよく、例えば金属材料でなくてもよいし、互いに同じ材料であってもよい。
（製造装置）
図１に示すように、製造装置１０は、基部１３と、工具ステージ１４と、工具保持部１６と、工具１８と、基台部２４と、第１ワークステージ２６と、第２ワークステージ２８と、制御装置３０とを備える。基部１３は、製造装置１０の各種機器が収納される。図１の例では、制御装置３０と後述の演算装置３８とが基部１３に収納されているが、制御装置３０と演算装置３８との位置は、基部１３内に限られず、任意であってよい。また、本実施形態では、制御装置３０と演算装置３８とが、別の装置であるが、制御装置３０と演算装置３８とが１つの装置であってもよい。
工具ステージ１４は、スライダ１４Ａを介して基部１３に接続されている。工具保持部１６は、工具ステージ１４に接続されており、工具ステージ１４から、−Ｚ軸方向側に突出している。工具保持部１６は、−Ｚ軸方向の端部に工具１８が接続されており、−Ｚ軸方向の端部で工具１８を保持する。工具１８は、ショルダ２０とプローブ２２とを備える。ショルダ２０は、工具保持部１６の−Ｚ軸方向の端部に接続される。プローブ２２は、ショルダ２０の工具保持部１６と反対側（−Ｚ軸方向側）の端部２０ａに設けられる。プローブ２２の外径は、ショルダ２０の外径よりも小さく、外周面に溝（言い換えると、ねじ山のような凹凸）が形成される。工具１８、すなわちショルダ２０及びプローブ２２は、工具１８の中心軸ＡＸを中心として回転する。
基台部２４は、第１ワークステージ２６と、第２ワークステージ２８とを、上部に載せる台座である。基台部２４は、基部１３に対して位置が固定されており、工具１８の−Ｚ軸方向側に位置している。第１ワークステージ２６は、基台部２４の上部に設けられ、上部に第２ワークステージ２８を載せる。第２ワークステージ２８は、上部に部材Ｔを載せるテーブルである。部材Ｔは、第２ワークステージ２８に対して位置が固定されるように、第２ワークステージ２８上に載せられる。なお、ここでの上部とは、＋Ｚ軸方向側の表面を指す。
工具ステージ１４と、第１ワークステージ２６と、第２ワークステージ２８とは、部材Ｔと工具１８との相対位置を変化させる移動機構である。相対位置とは、部材Ｔに対する、工具１８の位置であり、言い換えれば、部材Ｔと工具１８との相対位置である。相対位置は、工具１８の位置（座標）が、部材Ｔの位置（座標）に対し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向の少なくともいずれかにおいて変化した場合に、変化する。
本実施形態においては、工具ステージ１４は、例えばＺ軸方向に沿って延在するスライダ１４Ａを介して、基部１３にＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。工具ステージ１４は、基部１３に対してＺ軸方向に移動することで、工具保持部１６を介して取り付けられている工具１８を、Ｚ軸方向に移動させる。工具ステージ１４は、工具１８をＺ軸方向に移動させることで、部材Ｔと工具１８とのＺ軸方向に沿った相対位置を変化させる。第１ワークステージ２６は、例えばＹ軸方向に沿って延在するスライダ２４Ａを介して、基台部２４にＹ軸方向に移動可能に取り付けられている。第１ワークステージ２６は、基台部２４に対してＹ軸方向に移動することで、第２ワークステージ２８を介して取り付けられている部材Ｔを、Ｙ軸方向に移動させる。第１ワークステージ２６は、部材ＴをＹ軸方向に移動させることで、部材Ｔと工具１８とのＹ軸方向に沿った相対位置を変化させる。第２ワークステージ２８は、例えばＸ軸方向に沿って延在するスライダ２６Ａを介して、第１ワークステージ２６にＸ軸方向に移動可能に取り付けられている。第２ワークステージ２８は、第１ワークステージ２６に対してＸ軸方向に移動することで、上部に取り付けられている部材Ｔを、Ｘ軸方向に移動させる。第２ワークステージ２８は、部材ＴをＸ軸方向に移動させることで、部材Ｔと工具１８とのＸ軸方向に沿った相対位置を変化させる。
このように、本実施形態では、工具ステージ１４により工具１８をＺ軸方向に移動させ、第１ワークステージ２６及び第２ワークステージ２８により部材ＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることで、部材Ｔと工具１８との相対位置を変化させる。ただし、製造装置１０は、部材Ｔと工具１８との相対位置を変化可能に構成されていれば、工具１８をＺ軸方向に移動させて部材ＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることに限られない。例えば、製造装置１０は、部材ＴをＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させたり、工具１８をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させたりすることで、部材Ｔと工具１８との相対位置を変化させてもよい。
また、製造装置１０は、工具１８と部材Ｔとの相対姿勢を変化させる。相対姿勢とは、部材Ｔに対する、工具１８の相対角度であり、言い換えれば、工具１８と部材Ｔとの相対姿勢（相対角度）である。相対姿勢は、工具１８の姿勢が、部材Ｔの姿勢に対し、θＸ軸方向、θＹ軸方向、及びθＺ軸方向の少なくともいずれかにおいて変化した場合に、変化する。本実施形態では、製造装置１０は、工具１８と部材ＴとのθＸ軸方向における相対姿勢を変化させる。例えば、工具１８は、工具保持部１６に対して、Ｘ軸方向に平行な回転軸ＡＸ１を中心に回転することで、工具保持部１６に対する、すなわち部材Ｔに対する、θＸ軸方向における相対姿勢を変化させる。なお、第１ワークステージ２６又は第２ワークステージ２８の少なくとも一方をＸ軸方向に平行な回転軸を中心に回転させることで、工具１８と部材ＴとのθＸ軸方向における相対姿勢を変化させてもよい。また、工具１８は、上述のように工具１８の中心軸ＡＸを中心として回転することで、工具保持部１６に対する、すなわち部材Ｔに対する、θＺ軸方向における相対姿勢を変化させる。また、工具１８と部材Ｔとの少なくとも一方をθＹ軸方向に回転させて、工具１８と部材ＴとのθＹ軸方向における相対姿勢を変化させてもよい。
なお、後述の演算システム１２の照射部３２Ａ及び撮像部３４は、工具保持部１６に対して位置が固定されている。従って、照射部３２Ａ及び撮像部３４は、工具１８との相対位置が固定されている。そのため、照射部３２Ａ及び撮像部３４は、工具１８と一体でＺ軸方向に移動して、部材Ｔに対する相対位置がＺ軸方向に移動する。また、部材ＴがＸ軸方向及びＹ軸方向に移動した際には、部材Ｔに対する照射部３２Ａ及び撮像部３４の相対位置は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動する。また、照射部３２Ａ及び撮像部３４は、工具１８に対して相対姿勢が固定されておらず、工具１８と一体でθＸ方向に回転しない。そのため、工具１８がθＸ方向に回転した際には、照射部３２Ａ及び撮像部３４と、工具１８との相対姿勢が変化する。また、本実施形態では、照射部３２Ａ及び撮像部３４は、工具１８と一体でθＺ方向にも回転しないが、例えば工具１８と一体でθＺ軸方向に回転するよう構成されていてもよい。また、照射部３２Ａを移動可能にして、照射部３２Ａと工具１８との相対位置及び相対姿勢の少なくとも１つを変化可能な構成にしてもよいし、撮像部３４を移動可能にして、撮像部３４と工具１８との相対位置及び相対姿勢の少なくとも１つを変化可能な構成にしてもよい。
図２及び図３は、製造装置による接合の方法を説明する模式図である。図２に示すように、製造装置１０によって第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を行う際には、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａと第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａとが、工具１８側（＋Ｚ軸方向側）に配置され、第１部材Ｔ１の側面Ｔ１Ｂと第２部材Ｔ２の側面Ｔ２Ｂとが突き合うように、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを第２ワークステージ２８上に配置する。ここでの突き合うとは、側面Ｔ１Ｂと側面Ｔ２Ｂとが対向して互いに接触することを指す。製造装置１０は、工具１８をθＺ方向に回転させながら、工具１８をＺ軸方向に動かして、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方に、プローブ２２を挿入する。プローブ２２は、ショルダ２０の端部２０ａが、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａと第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａとの少なくとも一方に接触する位置まで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方に挿入される。プローブ２２は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方に挿入されて回転することで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とに、回転による摩擦熱を伝える。また、この時、ショルダ２０は、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａと第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａとの少なくとも一方に端部２０ａが接触した状態で回転することで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とに、回転による摩擦熱を伝える。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは、摩擦熱により軟化し、プローブ２２及びショルダ２０の回転により撹拌されることで、互いが混ざり合い接合される。
図３に示すように、製造装置１０は、プローブ２２がθＺ方向に回転しつつ第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方に挿入されている状態で、部材Ｔに対して、工具１８を送り方向に相対移動させる。本実施形態では、第１ワークステージ２６をＹ軸方向に移動させるため、送り方向はＹ軸方向となる。プローブ２２は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方に挿入された状態でθＺ方向に回転しながら、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方に対してＹ軸方向に相対移動する。これにより、プローブ２２は、送り方向（Ｙ軸方向）に沿った各位置で第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを摩擦撹拌して、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する。なお、ショルダ２０は、端部２０ａが第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａと第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａとの少なくとも一方に接触した状態で、プローブ２２と一体で、θＺ方向に回転しつつ送り方向に相対移動する。なお、送り方向はＹ軸方向に限られず任意であり、例えばＸ軸方向であってもよい。
第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは、このようにして接合される。本実施形態においては、図２及び図３に示すように、接合部Ｔ３は、部材Ｔにおいて、Ｚ軸方向から見てショルダ２０の端部２０ａ及びプローブ２２が部材Ｔに接触した領域である。また、部材Ｔの全体のうち、Ｚ軸方向から見てショルダ２０の端部２０ａ及びプローブ２２が通った後の領域に重なる部分を、接合部Ｔ３ともいえる。なお、接合部Ｔ３は、工具１８による摩擦撹拌で第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２が互いに混ざり合う領域とも言える。以下において、部材Ｔの工具１８側の表面を、表面ＴＡとする。なお、図２及び図３の説明では、プローブ２２は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との両方に挿入されるが、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方に挿入されてもよい。
図２及び図３においては、側面Ｔ１Ｂ、Ｔ２Ｂが突き合されて接合される、いわゆる突き合せ接合を例にしており、以降においても突き合わせ接合を例に説明するが、製造装置１０は、突き合せ接合を実施することに限られない。例えば、製造装置１０は、いわゆる重ね合わせ接合を行ってもよい。重ね合わせ接合においては、例えば、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａと反対側の背面Ｔ１Ｃを、第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａに接触させることで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを重ね合わせる。そして、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが重なる部分にプローブ２２を回転させつつ挿入することで、摩擦撹拌接合を行う。
図４は、第１実施形態に係る制御装置の模式図である。制御装置３０は、製造装置１０の各部を制御して、製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合させる装置である。制御装置３０は、駆動制御部３０Ａと、記憶部３０Ｂとを備える。駆動制御部３０Ａは、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。記憶部３０Ｂは、駆動制御部３０Ａの制御内容やプログラムの情報などを記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。制御装置３０は、さらに、ユーザからの操作を受け付ける入力部と、情報を出力する出力部との少なくとも１つを備えていてもよい。入力部は、例えばマウス、キーボード、又はタッチパネルなどであり、出力部は、例えば表示装置である。
駆動制御部３０Ａは、製造装置１０の動作条件を設定して、設定した動作条件で、製造装置１０を駆動する。動作条件としては、例えば、工具１８の回転数と、工具１８の送り速度と、工具１８の挿入量と、工具１８による部材Ｔにおける加工パスとの少なくとも１つが挙げられる。工具１８の回転数は、工具１８の中心軸ＡＸを中心とした（θＺ方向の）回転の単位時間当たりの回転数である。駆動制御部３０Ａは、設定した工具１８の回転数で、工具１８をθＺ方向に回転させる。工具１８の送り速度とは、送り方向（本実施形態ではＹ軸方向）における、部材Ｔに対する工具１８の相対移動速度である。駆動制御部３０Ａは、設定した送り速度で、工具１８の部材Ｔに対する送り方向（ここではＹ軸方向）の相対位置を変化させる。工具１８の挿入量とは、部材Ｔに対する工具１８の挿入量であり、言い換えれば、工具１８の部材Ｔに挿入されている部分の長さである。駆動制御部３０Ａは、工具１８の部材Ｔに対するＺ軸方向における相対位置を調整することで、工具１８の挿入量を設定した工具１８の挿入量とする。工具１８の挿入量の詳細については後述する。加工パスとは、プローブ２２を回転させながら部材Ｔに挿入した状態における、部材Ｔに対する工具１８の移動経路であり、さらに言えば、送り方向に直交する方向（ここではＸ軸方向）での、部材Ｔに対する工具１８の相対位置である。言い換えると、加工パスは、工具１８による部材Ｔにおける加工経路であり、送り方向に直交する方向での、部材Ｔに対する加工位置である。駆動制御部３０Ａは、設定した加工パスとなるように、工具１８の部材Ｔに対する送り方向に直交する方向の相対位置を変化させる。なお、駆動制御部３０Ａは、動作条件として、工具１８の回転数、工具１８の送り速度、工具１８の挿入量、及び工具１８による部材Ｔにおける加工パスの全てを設定することが好ましい。また、駆動制御部３０Ａは、動作条件として、工具１８と部材ＴとのθＸ軸方向における相対位置などを設定してもよい。
製造装置１０は、制御装置３０により設定された動作条件で駆動して、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する。このような製造装置１０は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合不良により、部材Ｔの品質不良を招く場合がある。品質不良は、製造装置１０の動作条件を設定し直すことで抑制できる場合もある。本実施形態においては、演算システム１２によって、部材Ｔ（第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２及び接合部Ｔ３の少なくとも１つ）の状態である部材状態と、工具１８の状態である工具状態とを検出することで、品質不良を抑制するために動作条件をどのように変更するかを示す変更情報を、生成する。製造装置１０は、部材Ｔの品質異常を検出して変更情報に応じて動作条件を設定し直すことで、部材Ｔの品質不良を適切に抑制することができる。なお、部材Ｔの品質不良とは、部材Ｔをそのまま使用できず、廃棄などが必要な程度に、部材Ｔの品質が低下していることを指す。部材Ｔの品質異常とは、廃棄が不要でそのまま使用可能な程度に、部材Ｔの品質の低下度合いが軽微な状態を指す。言い換えれば、部材Ｔの品質異常とは、品質不良までは至っていないが、品質不良となる傾向を示している状態である。以下、演算システム１２について説明する。
（演算システム）
図１に示すように、演算システム１２は、照射部３２Ａと、第１撮像部３４Ａと、第２撮像部３４Ｂと、演算装置３８とを備える。以下、第１撮像部３４Ａ及び第２撮像部３４Ｂを区別しない場合は、撮像部３４と記載する。照射部３２Ａ、第１撮像部３４Ａ、及び第２撮像部３４Ｂについて説明する前に、演算装置３８について説明する。図５は、第１実施形態に係る演算装置の模式的なブロック図である。図５に示すように、演算装置３８は、演算部４０と記憶部４２とを備える。演算部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。記憶部４２は、演算部４０の演算内容やプログラムの情報などを記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。演算装置３８は、さらに、ユーザからの操作を受け付ける入力部と、情報を出力する出力部との少なくとも１つを備えていてもよい。入力部は、例えばマウス、キーボード、又はタッチパネルなどであり、出力部は、例えば表示装置である。
演算部４０は、機器制御部５０と、検出部５２と、接合状態判定部５４と、変更情報生成部５６と、変更情報出力部５８と含む。機器制御部５０と、検出部５２と、接合状態判定部５４と、変更情報生成部５６と、変更情報出力部５８とは、演算部４０が記憶部４２に記憶されたソフトウェア（プログラム）を読み出すことで実現されて、後述する処理を実行する。
機器制御部５０は、照射部３２Ａ、第１撮像部３４Ａ、及び第２撮像部３４Ｂの動作を制御する。機器制御部５０は、照射部３２Ａに光を照射させ、第１撮像部３４Ａ及び第２撮像部３４Ｂに撮像させる。照射部３２Ａによる光の照射、第１撮像部３４Ａ及び第２撮像部３４Ｂによる撮像の詳細については、後述する。
検出部５２は、部材Ｔの状態である部材状態と、工具１８の状態である工具状態とを検出する。検出部５２は、撮像部３４が撮像した画像に基づき、部材状態と工具状態とを検出する。機器制御部５０は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中において、所定時間毎に撮像部３４に画像を撮像させ、検出部５２は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中において、撮像部３４が画像を撮像する毎に、部材状態と工具状態とを検出する。検出部５２は、部材状態として、部材Ｔの表面ＴＡの光の反射率と、接合部Ｔ３に形成される開口と、接合部Ｔ３の周囲に形成されるバリと、工具１８による部材Ｔにおける加工パスとを検出する。なお、加工パスは、送り方向に直交する方向において部材Ｔが加工される位置であるため、部材状態に含まれる。第１実施形態に係る検出部５２は、部材状態として、部材Ｔの外部（表面ＴＡ）の状態を検出するといえる。また、検出部５２は、工具状態として、工具１８の挿入量と、工具の形状とを検出する。以下、部材状態と工具状態とのそれぞれの検出について説明する。
まず、部材Ｔの表面ＴＡの光の反射率の検出について説明する。検出部５２は、第１撮像部３４Ａによって撮像された、照射部３２Ａからの光ＬＡＢが投影された部材Ｔの像に基づき、部材Ｔの表面ＴＡの光の反射率を検出する。さらに言えば、検出部５２は、第１撮像部３４Ａによって撮像された、照射部３２Ａからの光ＬＡＢが投影された接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの像に基づき、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの光の反射率を検出する。以下、照射部３２Ａ及び第１撮像部３４Ａについて説明する。
図６及び図７は、第１実施形態における撮像領域を説明するための模式図である。図６に示すように、照射部３２Ａは、領域Ｒ０に、光ＬＡＢを照射する。領域Ｒ０は、照射部３２Ａが光ＬＡＢを照射する範囲を指す。領域Ｒ０は、部材Ｔの表面ＴＡに重なり、本実施形態では、図７に示すように、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの少なくとも一部の領域に重なる。すなわち、照射部３２Ａは、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの少なくとも一部の領域に、投影光として光ＬＡＢを投影する。ただし、領域Ｒ０は、図７の例に限られず、例えば、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａの少なくとも一部の領域と、第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａの少なくとも一部の領域と、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの少なくとも一部の領域と、工具１８の表面の領域との全てに、重なってもよい。以下、部材Ｔの表面ＴＡにおいて領域Ｒ０と重なる領域を、照射領域ＡＲ０と記載する。照射部３２Ａは、照射領域ＡＲ０に、投影光として光ＬＡＢを投影するといえる。
図６に示すように、第１撮像部３４Ａは、撮像領域Ｒ１の範囲内で撮像する。撮像領域Ｒ１は、第１撮像部３４Ａの撮像領域であり、言い換えれば第１撮像部３４Ａによって撮像される範囲である。撮像領域Ｒ１は、部材Ｔの表面ＴＡに重なり、本実施形態では、図７に示すように、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの少なくとも一部の領域に重なる。部材Ｔの表面ＴＡにおいて撮像領域Ｒ１と重なる領域を、検出領域ＡＲ１と記載すると、第１撮像部３４Ａは、光ＬＡＢが投影された部材Ｔの検出領域ＡＲ１の像を、撮像するといえる。検出領域ＡＲ１と照射領域ＡＲ０とは、少なくとも一部において重なる。従って、第１撮像部３４Ａは、照射部３２Ａによって投影光である光ＬＡＢが投影された照射領域ＡＲ０と重なる検出領域ＡＲ１の像を、撮像するといえ、また、本実施形態では、第１撮像部３４Ａは、照射部３２Ａからの光ＬＡＢが投影された接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａ像を、撮像するともいえる。なお、照射領域ＡＲ０と撮像領域Ｒ１とも、少なくとも一部が重なっていればよく、撮像領域Ｒ１と検出領域ＡＲ１とも、少なくとも一部が重なっていればよい。すなわち、検出領域ＡＲ１と照射領域ＡＲ０、照射領域ＡＲ０と撮像領域Ｒ１、及び撮像領域Ｒ１と検出領域ＡＲ１は、完全に同一な領域であってもよいし、一部のみが重なっていてもよい。
図８は、第１実施形態に係る照射部及び第１撮像部の模式図である。図８に示すように、照射部３２Ａは、光源部６０Ａ、６０Ｂと、レンズ６２Ａ、６２Ｂと、光合成部６４と、光拡散部６６と、レンズ６８とを備える。光源部６０Ａは、光ＬＡを照射する光源であり、光源部６０Ｂは、光ＬＢを照射する光源である。光源部６０Ａ、６０Ｂは、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。光ＬＡは、第１波長の光であり、光ＬＢは、第２波長の光であり、第１波長と第２波長とは、互いに異なる（重ならない）。すなわち、光ＬＡと光ＬＢとは、互いに波長が異なる光である。本実施形態では、光ＬＡと光ＬＢとは、可視光の波長の光である。本実施形態の例では、光ＬＡの第１波長は、例えば６００ｎｍである。また、光ＬＢの第２波長は、例えば４００ｎｍである。ただし、光ＬＡと光ＬＢとは、互いに波長が異なる（波長が重ならない）光であれば、以上の波長に限られない。また、光ＬＡと光ＬＢとは、可視光の波長の光にも限られない。なお、光源部６０Ａ、６０Ｂは、ＬＥＤでなくてもよく、他の既存の光源を用いてもよい。また、複数の光源部（６０Ａ、６０Ｂ）を用いなくてもよく、第１波長と第２波長を含む波長帯域の光を出射する１つの光源を光源部として用いてもよい。この場合、ランプ（水銀ランプやキセノンランプ）やＳＬＤ（スーパールミネッセンスダイオード）などの広帯域の光を出射する光源を用い、既存のバンドパスフィルタを用いて、水銀ランプやキセノンランプから出射された光から第１波長の光と第２波長の光（つまり、後述の光ＬＡＢ）を選択してもよい。なお、１つの光源を光源部として用いる場合、光合成部６４は不要であり、光源から出射した光をコリメートするためのレンズを設ければよい。
光源部６０Ａから照射された光ＬＡは、レンズ６２Ａに入射して、レンズ６２Ａにコリメートされて、レンズ６２Ａから光合成部６４に入射する。光源部６０Ｂから照射された光ＬＢは、レンズ６２Ｂに入射して、レンズ６２Ｂにコリメートされて、レンズ６２Ｂから光合成部６４に入射する。
光合成部６４は、光源部６０Ａからレンズ６２Ａを経た光ＬＡと、光源部６０Ｂからレンズ６２Ｂを経た光ＬＢとが入射する。光合成部６４は、入射した光ＬＡと光ＬＢとの進行方向を合わせて、光ＬＡと光ＬＢとを重ね合わせる光学素子である。光合成部６４に入射した光ＬＡと光ＬＢとは、光合成部６４において重ね合わされて、光ＬＢとして光合成部６４から出射する。すなわち、光ＬＡＢは、光ＬＡと光ＬＢとが重ね合わされた光であり、第１波長と第２波長とを含む光である。本実施形態では、光合成部６４は、ダイクロイックミラーであり、光ＬＡと光ＬＢとのうち一方の波長の光を反射して他方の波長の光を透過する。本実施形態の例では、光合成部６４は、第２波長の光ＬＢを反射して第１波長の光ＬＡを透過する。光合成部６４は、一方の表面６４ａから光ＬＡが入射して、入射した光ＬＡを透過して他方の表面６４ｂから出射する。また、光合成部６４は、表面６４ｂに光ＬＢが入射して、表面６４ｂで光ＬＢを反射する。表面６４ｂで反射された光ＬＢは、表面６４ｂから出射される光ＬＡに重ね合わされて、光ＬＡＢとして、光合成部６４から出射される。なお、光合成部６４は、光ＬＡと光ＬＢとを重ね合わせて光ＬＡＢとする光学素子であればダイクロイックミラーに限られず、例えばハーフミラーであってもよい。この場合、例えば、光合成部６４は、光源部６０Ａからの光ＬＡのうちの一部を透過して、光源部６０Ｂからの光ＬＡのうちの一部を反射して、透過した光ＬＡと反射した光ＬＢとを重ね合わせた光を、光ＬＡＢとして出射する。
光拡散部６６は、光合成部６４に対し、光合成部６４から出射される光ＬＡＢの進行方向側に配置される。光拡散部６６は、照射領域ＡＲ０の面内における光ＬＡＢの照度を均一化させる光学素子である。本実施形態では、光拡散部６６は、表面に複数のレンズが並んだフライアイレンズである。光拡散部６６は、複数のレンズのそれぞれに光ＬＡＢが入射して、複数のレンズのそれぞれから光が出射される。レンズ６８は、光拡散部６６からの光ＬＡＢをコリメートして出射する。レンズ６８から出射された光ＬＡＢは、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの照射領域ＡＲ０に照射される。より詳しくは、レンズ６８には、光拡散部６６の複数のレンズのそれぞれから出射された光ＬＡＢが入射され、それぞれの光ＬＡＢをコリメートする。レンズ６８でコリメートされたそれぞれの光ＬＡＢは、互いに重ね合わされて、照射領域ＡＲ０に照射される。すなわち、照射領域ＡＲ０には、レンズ６８から出射された光ＬＡＢが、投影光として投影される。なお、光拡散部６６は、必須の構成ではない。
第１撮像部３４Ａは、レンズ７０と、第１光分離部７２と、第２光分離部７４と、第１光反射部７６と、第２光反射部７８と、レンズ７９と、撮像素子８０とを備える。照射部３２Ａのレンズ６８から出射されて照射領域ＡＲ０に照射された光ＬＡＢは、照射領域ＡＲ０で反射して、少なくとも一部が、光Ｌ１ＡＢとしてレンズ７０に入射する。具体的には、レンズ７０には、照射部３２Ａのレンズ６８から出射されて照射領域ＡＲ０に照射された光ＬＡＢのうち、検出領域ＡＲ１で反射された光ＬＡＢが、光Ｌ１ＡＢとして入射する。なお、光Ｌ１ＡＢの波長は、光ＬＡＢと同じであり、光Ｌ１ＡＢは、第１波長の光と第２波長の光とを含む。
第１光分離部７２は、レンズ７０から出射される光Ｌ１ＡＢを、光Ｌ１Ａと光Ｌ１Ｂとに分離する光学素子である。光Ｌ１Ａは、第１波長の光であり、光Ｌ１Ｂは、第２波長の光である。本実施形態では、第１光分離部７２は、ダイクロイックミラーであり、光Ｌ１ＡＢに含まれる第１波長の光Ｌ１Ａと第２波長の光Ｌ１Ｂのうち、一方の波長の光を反射して他方の波長の光を透過する。本実施形態の例では、第１光分離部７２は、第１波長の光Ｌ１Ａを反射して第２波長の光Ｌ１Ｂを透過する。第１光分離部７２は、表面７２ａから光Ｌ１ＡＢが入射して、入射した光Ｌ１ＡＢに含まれる光Ｌ１Ｂを透過して他方の表面７２ｂから出射し、入射した光Ｌ１ＡＢに含まれる光Ｌ１Ａを反射する。
第１光分離部７２から出射された光Ｌ１Ｂは、第２光分離部７４の表面７４ａに入射する。
第１光分離部７２で反射した光Ｌ１Ａは、第１光反射部７６に入射して、第１光反射部７６で反射される。第１光反射部７６で反射された光Ｌ１Ａは、第２光反射部７８に入射して、第２光反射部７８で反射される。第２光反射部７８で反射された光Ｌ１Ａは、第２光分離部７４の表面７４ｂに入射する。
第２光分離部７４は、入射した光Ｌ１Ａと光Ｌ１Ｂとを異なる方向に出射する。本実施形態では、第２光分離部７４は、ダイクロイックミラーであり、第１波長の光Ｌ１Ａと第２波長の光Ｌ１Ｂとの一方を反射して他方を透過する。本実施形態の例では、第２光分離部７４は、光Ｌ１Ａを反射して光Ｌ１Ｂを透過する。第２光分離部７４は、第１光分離部７２を透過した光Ｌ１Ｂが表面７４ａに入射して、表面７４ａと反対側の表面７４ｂから出射する。また、第２光分離部７４では、第２光反射部７８から反射された光Ｌ１Ａが、表面７４ｂで光Ｌ１Ｂとは異なる方向に反射される。本実施形態では、第２光反射部７８の表面（反射面）と、第２光分離部７４の表面７４ａとは、非平行に設定されている。具体的には、第２光反射部７８の表面（反射面）は、第２光分離部７４の表面７４ａに対して、Ｙ軸の反時計回りに回転している。また、第１光分離部７２の表面７２ａと第１光反射部７６の表面（反射面）とは平行に設定されている。従って、第２光分離部７４の表面７４ｂで反射する光Ｌ１Ａと第２光分離部７４を透過する光Ｌ１Ｂとは、異なる方向に進行する。ただし、第２光分離部７４の表面７４ｂで反射する光Ｌ１Ａと第２光分離部７４を透過する光Ｌ１Ｂとを異なる方向に進行させる方法は、第２光反射部７８の表面（反射面）と、第２光分離部７４の表面７４ａとを非平行に設定することに限られず任意である。例えば、第１光分離部７２の表面７２ａと第１光反射部７６の表面（反射面）とを非平行に設定してもよい。
第２光分離部７４から出射した光Ｌ１Ａと光Ｌ１Ｂとは、レンズ７９で集光されて、撮像素子８０に入射する。なお、光Ｌ１Ａを集光するレンズと、光Ｌ１Ｂを集光するレンズとを分けてもよい。撮像素子８０は、受光面に、複数の画素がマトリクス状に並んでいる。撮像素子８０の画素は、フォトダイオードなどの受光素子である。具体的には、撮像素子８０はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などである。撮像素子８０の受光面は、照射部３２Ａから出射された光ＬＡＢが投影される接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａ（検出領域ＡＲ１）と共役な関係となっている。ここで、第２光分離部７４からの光Ｌ１Ａと光Ｌ１Ｂとは、進行方向が異なるため、重ね合わされず互いに分離された状態で、撮像素子８０に入射する。図８の例では、光Ｌ１Ａは、撮像素子８０の受光面のうちの一部の領域である受光面８０Ａに入射し、光Ｌ１Ｂは、撮像素子８０の受光面のうちの受光面８０Ａとは異なる領域である受光面８０Ｂに入射する。撮像素子８０は、受光面８０Ａに設けられた画素において、入射した光Ｌ１Ａを受光することで、第１波長の光Ｌ１Ａによる接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａ（検出領域ＡＲ１）の像を撮像する。また、撮像素子８０は、受光面８０Ｂに設けられた画素において、入射した光Ｌ１Ｂを受光することで、第２波長の光Ｌ１Ｂによる接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａ（検出領域ＡＲ１）の像を撮像する。なお、第１光分離部７２と、第２光分離部７４と、第１光反射部７６と、第２光反射部７８とは、第１波長の光と第２波長の光を含む光Ｌ１ＡＢから第１波長の光Ｌ１Ａと第２波長の光Ｌ１Ｂを分離することから、波長分離部と言える。この波長分離部は、第１波長の光Ｌ１Ａと第２波長の光Ｌ１Ｂとを、撮像素子８０の受光面８０Ａと受光面８０Ｂへ空間的に分離する。
受光面８０Ａに入射した光Ｌ１Ａは、照射部３２Ａから照射されて検出領域ＡＲ１に投影された光ＬＡＢのうち、第１波長の光である。一方、受光面８０Ａに入射した光Ｌ１Ｂは、照射部３２Ａから照射されて検出領域ＡＲ１に投影された光ＬＡＢのうち、第２波長の光である。すなわち、撮像素子８０は、検出領域ＡＲ１で反射した第１波長の光による検出領域ＡＲ１の像を、受光面８０Ａで撮像し、検出領域ＡＲ１で反射した第２波長の光による検出領域ＡＲ１の像を、受光面８０Ｂで撮像する。従って、撮像素子８０は、同じ領域（検出領域ＡＲ１）で反射されて、かつ波長が異なる光による像の一方を、受光面８０Ａで撮像し、他方を受光面８０Ｂで撮像しているといえる。なお、本実施形態では、１つの撮像素子８０の受光面におけるそれぞれ異なる領域に、光Ｌ１Ａと光Ｌ１Ｂとを入射させる構成としているが、複数の撮像素子を設け、１つの撮像素子に光Ｌ１Ａを入射（光Ｌ１Ａによる検出領域ＡＲ１の像を撮像）させ、他の撮像素子に光Ｌ１Ｂを入射（光Ｌ１Ｂによる検出領域ＡＲ１の像を撮像）させてもよい。
検出部５２は、撮像素子８０が受光面８０Ａで撮像した光Ｌ１Ａによる検出領域ＡＲ１の像のデータである画像データＰＡと、撮像素子８０が受光面８０Ｂで撮像した光Ｌ１Ｂによる検出領域ＡＲ１の像のデータである画像データＰＢと、を取得する。ここでの画像データとは、撮像素子８０が撮像した画像のデータを指す。具体的には、画像データＰＡは、受光面８０Ａにおける画素毎の輝度値のデータを指し、検出領域ＡＲ１内の位置（座標）毎の、反射した光Ｌ１Ａの強度の値のデータであるといえる。検出部５２は、画像データＰＡ、すなわち検出領域ＡＲ１における位置毎の光Ｌ１Ａの強度に基づき、検出領域ＡＲ１における位置毎の、第１波長の光の反射率を算出する。例えば、検出部５２は、撮像素子８０の画素の輝度値と反射率との関係を、予め算出しておき、輝度値と反射率との関係に、画像データＰＡの画素毎の輝度値を代入することで、検出領域ＡＲ１における位置毎の、第１波長の光の反射率を算出する。なお、撮像素子８０の画素の輝度値と反射率の関係は、例えば、予め、照射部３２Ａからミラーへ光を照射し、ミラーで反射した光を撮像素子８０で検出した際の画素の輝度値を基準として各画素値に対する反射率を算出して求めてよい。また、画像データＰＢは、受光面８０Ｂにおける画素毎の輝度値のデータを指し、検出領域ＡＲ１内の位置（座標）毎の、反射した光Ｌ１Ｂの強度の値のデータであるといえる。検出部５２は、画像データＰＢ、すなわち検出領域ＡＲ１における位置毎の光Ｌ１Ｂの強度に基づき、検出領域ＡＲ１における位置毎の、第２波長の光の反射率を算出する。例えば、検出部５２は、予め算出した輝度値と反射率との関係に、画像データＰＢの画素毎の輝度値を代入することで、検出領域ＡＲ１における位置毎の、第２波長の光の反射率を算出する。
検出部５２は、画像データＰＡ、ＰＢに基づき算出した、検出領域ＡＲ１における第１波長及び第２波長の光の反射率に基づき、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａ（検出領域ＡＲ１）における光の反射率を検出する。検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａにおける光の反射率に基づき、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａにおける光の反射率が異常であるかを判断する。すなわち、検出部５２は、部材Ｔの品質異常として、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａにおける光の反射率の異常を検出する。言い換えれば、演算装置３８は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａにおける光の反射率に基づき、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との品質異常を検出できる。ここで、接合部Ｔ３は、工具１８による撹拌によって、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが混合されて形成される。接合部Ｔ３が、第１部材Ｔ１の材料と第２部材Ｔ２の材料とが適切に混合されていない場合には、例えば接合部Ｔ３の強度が低下してしまう。検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａにおける光の反射率から、接合部Ｔ３が、第１部材Ｔ１の材料と第２部材Ｔ２の材料とが適切に混合されていない状態になっているかを、検出する。
表面Ｔ３Ａにおける光の反射率が異常となる原因、言い換えれば、接合部Ｔ３において第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合されていない状態となる原因としては、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混ぜ合わせ不良や、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱不足などが挙げられる。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは、回転する工具１８によって撹拌されて互いに混ぜ合わされて、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との両方が混ぜ合わされた接合部Ｔ３が形成される。しかし、例えば工具１８の回転が不適切である場合（一例として、工具１８の回転数が不足している場合）には、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが十分に混ぜ合わされない、混ぜ合わせ不良が起こる。混ぜ合わせ不良が起こると、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合されていない状態となる。また、工具１８の摩擦熱が十分でない場合（一例として、工具１８の送り速度が速すぎる場合）、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱不足が起こる。入熱不足が起こると、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが熱により十分に軟化しないため、工具１８による撹拌が阻害されて、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合されていない状態となる。以下においては、接合部Ｔ３において第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合されている状態を、正常混合状態とし、接合部Ｔ３において第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合されていない状態を、異常混合状態とする。なお、異常混合状態とは、例えば、混合が不適切なため、接合部Ｔ３において第１部材Ｔ１の含まれる量が少な過ぎたり、第２部材Ｔ２の含まれる量が少な過ぎたりする場合を指す。なお、接合部Ｔ３は、正常混合状態になっている部分と、異常混合状態になっている部分の両方を含む場合がある。
異常混合状態の接合部Ｔ３と正常混合状態の接合部Ｔ３とは、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混合状態が互いに異なる。そのため、異常混合状態の接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率と、正常混合状態の接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率とは、異なる。すなわち、混ぜ合わせ不良や入熱不足が起こった場合、言い換えれば異常混合状態になっている場合、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率は、正常混合状態の接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率と、異なる。そのため、検出部５２は、検出した接合部Ｔ３の反射率を、混ぜ合わせや入熱が適切にされて正常混合状態となっている場合の基準となる反射率と比較することで、混ぜ合わせ不良や入熱不足が起きているか、言い換えれば異常混合状態になっているかを、検出することができる。
本実施形態においては、検出部５２は、接合部Ｔ３の光の反射率として、撮像素子８０の画素毎に算出した、第１波長の光Ｌ１Ａの反射率と第２波長の光Ｌ１Ｂの反射率との比率を算出することで、撮像素子８０の各画素に対応する接合部Ｔ３の各位置における反射比率を算出する。反射比率とは、検出領域ＡＲ１（接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａ）の位置（後述の単位領域）における第１波長の光Ｌ１Ａの反射率と、検出領域ＡＲ１の同じ位置（同じ単位領域）における第２波長の光Ｌ１Ｂの反射率との、比率である。正常混合状態の検出領域ＡＲ１の反射比率と、異常混合状態の検出領域ＡＲ１の反射比率とは、異なる値となる。従って、検出部５２は、算出した反射比率と、正常混合状態の接合部Ｔ３の反射比率の数値を基準として予め設定された反射比率の数値範囲（以降、基準反射比率範囲と称する）とに基づき、反射率に異常があるか、すなわち接合部Ｔ３が異常混合状態であるかを、検出することができる。なお、基準反射比率範囲は、任意に設定してよいが、例えば、正常混合状態の接合部Ｔ３の反射比率の数値を基準として、予め設定される。
図９は、光の波長と反射率との関係を示すグラフである。図９は、材料ごとの光の反射率を、光の波長毎に示したグラフである。線分Ｃ１と線分Ｃ２とは、それぞれ異なる材料についての反射率を示しており、例えば線分Ｃ１が第１部材Ｔ１の材料（ここではアルミニウム）の反射率であり、線分Ｃ２が第２部材Ｔ２の材料（ここでは鉄）の反射率である。また、線分Ｃ３は、正常混合状態の接合部Ｔ３、すなわち、第１部材Ｔ１の材料と第２部材Ｔ２の材料とが適切に混合された部材の反射率である。線分Ｃ１及び線分Ｃ２に示すように、材料の反射率は、光の波長に応じて変化し、光の波長に応じた反射率の変化の傾向は、材料毎に、すなわち第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とで、異なる。従って、第１波長の光の反射率と第２波長の光の反射率との比率である反射比率は、材料毎に、すなわち第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とで、異なる。また、正常混合状態の接合部Ｔ３は、第１部材Ｔ１の材料と第２部材Ｔ２の材料とが混合された部材であるため、第１部材Ｔ１単体及び第２部材Ｔ２単体に対し、光の波長に応じた反射率の変化の傾向と、反射比率とが、異なる。このように、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２と正常混合状態の接合部Ｔ３とは、反射比率も互いに異なる。例えば、図９の線分Ｃ１で示す第１部材Ｔ１における波長λＡの光と波長λＢの光との反射率の比率と、図９の線分Ｃ２で示す第２部材Ｔ２における波長λＡの光と波長λＢの光との反射比率と、図９の線分Ｃ３で示す正常混合状態の接合部Ｔ３における波長λＡの光と波長λＢの光との反射比率とは、互いに異なる。
異常混合状態の接合部Ｔ３は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合されていない状態であるため、第１部材Ｔ１が多く含まれる領域又は第２部材Ｔ２が多く含まれる領域が多く（広く）、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合された領域（正常混合状態となっている領域）が少なくなっている。そのため、検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａにおいて、例えば正常混合状態の接合部Ｔ３の反射比率となっている領域が少ない場合に、接合部Ｔ３の反射率が異常であり異常混合状態になっている、と判断することができる。
なお、本実施形態において反射率として反射比率を算出する理由は、光の反射率を適切に検出するためである。光の反射率は光が反射する表面の粗さに応じて変化するため、同じ材料の部材同士であっても、表面粗さ（光が反射する表面の粗さ）が異なれば、同じ波長の光（例えば第１波長の光）の反射率が異なる。そのため、１種類の波長の光（例えば第１波長の光）の反射率に基づき、反射率の異常を判定すると、反射率に、材料の影響に加え、表面粗さの影響も加味されてしまい、異常混合状態（言い換えると、正常混合状態）であるかの検出精度が低下するおそれがある。一方、同じ材料の部材同士は、表面粗さが異なる部材同士であっても、異なる波長の光の反射率同士の比率（すなわち第１波長の光の反射率と第２波長の光の反射率との反射比率）については、一定となる。従って、本実施形態のように異なる波長の光同士の反射比率を反射率として用いることで、反射率から、表面粗さの影響を除去して材料の影響を適切に抽出することが可能となるため、異常混合状態であるかを適切に判断できる。ただし、反射率として反射比率を算出することは必須ではなく、後述の変形例で説明するように、例えば、１種類の波長の光の反射率に基づき、反射率の異常を検出してもよい。
以下に、検出領域ＡＲ１における光の反射率の異常判定のフローを説明する。図１０は、第１実施形態に係る反射率の異常判断方法を説明するフローチャートである。図１０に示すように、検出部５２は、撮像素子８０が受光面８０Ａで撮像した光Ｌ１Ａ（第１波長の光）による検出領域ＡＲ１の像のデータである画像データＰＡと、撮像素子８０が受光面８０Ｂで撮像した光Ｌ１Ｂ（第２波長の光）による検出領域ＡＲ１の像のデータである画像データＰＢと、を取得する（ステップＳ１０）。そして、検出部５２は、画像データＰＡ、ＰＢに基づき、撮像素子８０の画素毎に、検出領域ＡＲ１の反射比率を検出する（ステップＳ１２）。ここで、検出領域ＡＲ１をマトリクス状に区分した場合の１つの領域を、検出領域ＡＲ１の単位領域とする。検出領域ＡＲ１の単位領域の数及び配列は、撮像素子８０の受光面８０Ａと受光面８０Ｂにおける画素の数及び配列と一致する。すなわち、受光面８０Ａにおける画素の位置（座標）と、受光面８０Ｂにおける画素の位置（座標）は、それぞれ、検出領域ＡＲ１の単位領域の位置（座標）に対応している。検出部５２は、画像データＰＡ、すなわち受光面８０Ａの画素毎の輝度値に基づき、受光面８０Ａの画素毎に、すなわち検出領域ＡＲ１の単位領域毎に、第１波長の光の反射率を、算出する。同様に、検出部５２は、画像データＰＢ、すなわち受光面８０Ｂの画素毎の輝度値に基づき、受光面８０Ｂの画素毎に、すなわち検出領域ＡＲ１の単位領域毎に、第２波長の光の反射率を、算出する。そして、検出部５２は、互いに同じ位置の画素（単位領域）における第１波長の光の反射率と第２波長の光の反射率との比率を、反射比率として算出する。検出部５２は、撮像素子８０の画素毎に、すなわち検出領域ＡＲ１の単位領域毎に、反射比率を算出する。
そして、検出部５２は、画素毎に算出した反射比率のそれぞれについて、予め設定した基準反射比率範囲の範囲外にあるかを判断する。具体的には、検出部５２は、算出した反射比率を、基準反射比率範囲、第１部材反射比率範囲、及び第２部材反射比率範囲と比較する。ここで、第１部材反射比率範囲は、第１部材Ｔ１の反射比率の数値を基準として予め設定される反射比率の数値範囲であり、本実施形態では、基準反射比率範囲より値が大きい数値範囲となる。第２部材反射比率範囲は、第２部材Ｔ２の反射比率の数値を基準として予め設定される反射比率の数値範囲であり、本実施形態では、基準反射比率範囲より値が小さい数値範囲となる。検出部５２は、画素（検出領域ＡＲ１の単位領域）について算出した反射比率が、基準反射比率範囲、第１部材反射比率範囲、及び第２部材反射比率範囲のいずれの範囲内にあるかを判断する。検出部５２は、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲内にある場合は、その画素に対応する単位領域が、正常混合状態の領域である、言い換えれば、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に混合された領域であると判断する。検出部５２は、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲外であって、第１部材反射比率範囲の範囲内である場合（ここでは算出した反射比率が基準反射比率範囲より大きい値である場合）は、その画素に対応する単位領域が、異常混合状態の領域であり、第１部材Ｔ１が多い領域になっていると判断する。検出部５２は、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲外であって、第２部材反射比率範囲の範囲内である場合（ここでは算出した反射比率が基準反射比率範囲より小さい値である場合）は、その画素に対応する単位領域が、異常混合状態の領域であり、第２部材Ｔ２が多い領域になっていると判断する。
このように、検出部５２は、画素（単位領域）毎に、正常混合状態の領域であるか、第１部材Ｔ１が多い領域であるか、第２部材Ｔ２が多い領域であるかを判断する。ただし、検出部５２は、第１部材Ｔ１が多い領域であるか、第２部材Ｔ２が多い領域であるかについては判定しなくてよく、正常混合状態の領域であるか異常混合状態であるかを、画素毎に判断してよい。この場合、検出部５２は、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲内にある場合は、その画素に対応する単位領域が、正常混合状態の領域であると判断し、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲外にある場合は、その画素に対応する単位領域が、異常混合状態の領域であると判断する。
検出部５２は、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲外にある画素（単位領域）の数が、言い換えれば異常混合状態であると判断された画素の数が、予め定めた閾値（以降、第１反射率閾値と称する）以上であるかを判断する（ステップＳ１４）。ここでの第１反射率閾値は、任意に設定してよいが、例えば、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲内となる画素の数が第１反射率閾値以上となった場合に、検出領域ＡＲ１において異常混合状態となっている領域が多く（広く）なって第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混合が適切に行われていない可能性が高くなることを基準として、設定してよい。
算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲外にある画素（単位領域）の数が、第１反射率閾値以上である場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、検出部５２は、部材Ｔの品質異常が生じている、より詳しくは、検出領域ＡＲ１における反射率が、すなわち接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が、異常であると判断する（ステップＳ１６）。一方、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲外にある画素（単位領域）の数が、第１反射率閾値以上でない場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、検出部５２は、検出領域ＡＲ１における反射率が、すなわち接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が、正常である（異常でない）と判断する（ステップＳ１８）。検出部５２は、このようにして、検出領域ＡＲ１における光の反射率を検出して、反射率の異常を検出する。
なお、検出部５２は、ステップＳ１２において、算出した反射比率が基準反射比率範囲の範囲内にある画素（単位領域）の座標が、連続しているか（画素が隣り合うか）を判断してもよい。そして、検出部５２は、ステップＳ１４において、反射比率が基準反射比率範囲の範囲内にあって座標が連続する画素の数が、第１反射率閾値以上である場合（反射比率が基準反射比率範囲の範囲外となる画素が第１反射率閾値以上連続する場合）に、検出領域ＡＲ１の反射率が異常と判断してもよい。言い換えれば、検出部５２は、検出領域ＡＲ１内で異常混合状態と判断した領域が所定広さ以上広い場合に、検出領域ＡＲ１の反射率が異常と判断してもよい。
また、本実施形態では、検出領域ＡＲ１（接合部Ｔ３）の反射比率を算出し、検出領域ＡＲ１の反射比率に基づき、検出領域ＡＲ１の反射率の異常を検出しているが、それに限られない。例えば、検出部５２は、画像データＰＡ、ＰＢにおける画素の輝度値の比率に基づき、すなわち、第１波長の光Ｌ１Ａを受光した際の画素の輝度値と第２波長の光Ｌ１Ｂを受光した際の画素の輝度値との比率に基づき、検出領域ＡＲ１の反射率の異常を検出してよい。この場合、第１波長の光Ｌ１Ａを受光した際の画素の輝度値と第２波長の光Ｌ１Ｂを受光した際の画素の輝度値との比率（以下輝度比率と記載）と、部材の種類とを予め対応付けておく。すなわち、検出部５２は、正常混合状態の領域における輝度比率の数値範囲と、第１部材Ｔ１が多い領域における輝度比率の数値範囲と、第２部材Ｔ２が多い領域における輝度比率の数値範囲とを、予め取得しておく。そして、算出した輝度比率が、正常混合状態の領域における輝度比率の数値範囲の範囲内にある場合は、その画素に対応する単位領域が、正常混合状態の領域であると判断する。また、算出した輝度比率が、正常混合状態の領域における輝度比率の数値範囲の範囲外である場合は、その画素に対応する単位領域が、異常混合状態の領域であると判断する。さらに言えば、算出した輝度比率が、第１部材Ｔ１が多い領域における輝度比率の数値範囲の範囲内にある場合は、その画素に対応する単位領域が、第１部材Ｔ１が多い領域であると判断する。さらに言えば、算出した輝度比率が、第２部材Ｔ２が多い領域における輝度比率の数値範囲の範囲内にある場合は、その画素に対応する単位領域が、第２部材Ｔ２が多い領域であると判断する。
次に、検出部５２による、開口とバリと加工パスとの検出について説明する。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像データＰに基づき、開口とバリと加工パスとを検出する。図６及び図７に示すように、第２撮像部３４Ｂは、撮像領域Ｒ２の範囲内で、部材Ｔの表面ＴＡの少なくとも一部と、工具１８の少なくとも一部とを撮像する。撮像領域Ｒ２は、第２撮像部３４Ｂの撮像領域であり、言い換えれば第２撮像部３４Ｂによって撮像される範囲である。撮像領域Ｒ２は、部材Ｔの表面ＴＡの少なくとも一部の領域と、工具１８の表面の少なくとも一部の領域とに、重なる。本実施形態では、撮像領域Ｒ２は、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａの少なくとも一部の領域と、第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａの少なくとも一部の領域と、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの少なくとも一部の領域と、工具１８の表面の少なくとも一部の領域とに、重なる。
以下、部材Ｔの表面ＴＡ及び工具１８の表面の撮像領域Ｒ２と重なる領域を、検出領域ＡＲ２と記載する。第２撮像部３４Ｂは、検出領域ＡＲ２の像を撮像する。ここで一例として、第２撮像部３４Ｂは、太陽から出射された自然光や蛍光灯（例えば工場内の蛍光灯）などにより、検出領域ＡＲ２の像を撮像する。なお、例えば後述の変形例に示すように、検出領域ＡＲ２に向けて可視光等の光を投影する光源部（照射部）を設けてもよい。ここで、本実施形態においては、図７に示すように、検出領域ＡＲ２は、第１撮像部３４Ａの検出領域ＡＲ１及び照射部３２Ａの照射領域ＡＲ０と、少なくとも一部で重なる。従って、第２撮像部３４Ｂには、照射部３２Ａの光の照射により照射領域ＡＲ０で反射した光Ｌ１ＡＢも入射する。それに対し、本実施形態に係る第２撮像部３４Ｂは、入射する光Ｌ１ＡＢを遮断することで、撮像素子に、光Ｌ１ＡＢを除いた検出領域ＡＲ２の像を撮像させる。以下、具体的に説明する。
図１１は、第１実施形態に係る第２撮像部の模式図である。図１１に示すように、第２撮像部３４Ｂは、レンズ９０と、フィルタ９２と、レンズ９４と、撮像素子９６とを備える。レンズ９０には、検出領域ＡＲ２からの光Ｌ２ＡＢが入射する。光Ｌ２ＡＢは、本実施形態では、検出領域ＡＲ２からの光（自然光や蛍光灯等の光）と、照射部３２Ａから照射されて検出領域ＡＲ２で反射された光Ｌ１ＡＢとが、重ね合わされた光である。レンズ９０は、入射した光Ｌ２ＡＢをコリメートして出射する。フィルタ９２は、レンズ９０から出射された光Ｌ２ＡＢから、光Ｌ１ＡＢの成分の光、すなわち第１波長と第２波長の光を吸収するバリアフィルタである。例えば、フィルタ９２は、光Ｌ２ＡＢのうち、光Ｌ１ＡＢの波長の光（第１波長と第２波長の光）を吸収又は反射し、光Ｌ１ＡＢ以外の波長の光を、光Ｌ２として透過する。すなわち、光Ｌ２は、検出領域ＡＲ２で反射されてレンズ９０に入射した光Ｌ２ＡＢのうち、光Ｌ１ＡＢの波長の光を除いた光である。レンズ９４は、フィルタ９２からの光Ｌ２が入射する。レンズ９４は、フィルタ９２からの光Ｌ２を集光して出射する。撮像素子９６は、レンズ９４から出射された光Ｌ２を受光して、光Ｌ２による検出領域ＡＲ２の像を撮像する。
第２撮像部３４Ｂは、このようにして検出領域ＡＲ２の撮像を行う。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した検出領域ＡＲ２の像から、より具体的には、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像データＰから、開口とバリと加工パスとを検出する。画像データＰは、撮像素子９６における画素毎の輝度値のデータを指し、検出領域ＡＲ２の単位領域毎の、反射した光Ｌ２の強度の値のデータであるといえる。なお、検出領域ＡＲ２の単位領域は、検出領域ＡＲ２をマトリクス状に区分した場合の１つの領域を指し、単位領域の数及び配列は、撮像素子９６における画素の数及び配列と一致する。
図１２は、開口とバリと加工パスとを説明するための模式図である。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが適切に接合されない場合、例えば図１２に示すように、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに、開口Ｆ１が形成される場合がある。開口Ｆ１が形成されると強度低下のおそれなどが生じるため、開口Ｆ１の形成は、品質異常であるといえる。開口Ｆ１は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに開口する開空孔である。開口Ｆ１は、溝状欠陥として、送り方向（Ｙ軸方向）に沿って長い溝状に形成される場合がある。このような開口Ｆ１は、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱不足などが原因で形成される。入熱不足が起こると、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが熱により十分に軟化しないため、工具１８による撹拌が阻害されて、プローブ２２の挿入で形成された空間に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが入り込まずに空間のまま残ってしまい、開口Ｆ１が形成される場合がある。
検出部５２は、第２撮像部３４Ｂの画像データＰに基づき、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの検出領域ＡＲ２に重なる領域に、開口Ｆ１が形成されているかを検出する。開口Ｆ１は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに形成されており、開口Ｆ１の底面は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａよりも接合部Ｔ３の内部側（−Ｚ軸方向側）に位置する。従って、接合部Ｔ３への光（自然光や蛍光灯等の光）は、開口Ｆ１の周囲の接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに遮られて開口Ｆ１の底面に到達しなかったり、開口Ｆ１の底面に到達したとしても、底面からの反射光が開口Ｆ１の側面などに遮られたりする。そのため、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａでの開口Ｆ１が形成される領域から第２撮像部３４Ｂに向かう反射光は、強度が低くなり、画像データＰにおいて開口Ｆ１に対応する位置の画素は、開口Ｆ１が形成されていない位置に対応する画素よりも、輝度値が低くなる。そのため、検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の画素のうち、輝度値が低い画素を検出することで、開口Ｆ１の有無を検出できる。
検出部５２による開口Ｆ１の検出方法について、より詳細に説明する。図１３は、開口の検出方法を説明するフローチャートである。図１３に示すように、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像データＰを取得して、撮像素子９６の画素毎の輝度値を取得する（ステップＳ２０）。検出部５２は、撮像素子９６の画素のうち、輝度値が所定値以下となる低輝度画素を検出する（ステップＳ２２）。ここでの所定値は、任意に設定してよいが、例えば、開口が形成されている程度に低い輝度値として設定してよい。この場合、品質異常の対象となる開口の像を撮像した結果（画素の輝度値）に基づいて、予め所定値を求めておく。
低輝度画素を検出したら、検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の画素に、連続して、閾値（以降、第１開口閾値と称する）以上隣り合う低輝度画素が含まれるかを判断する（ステップＳ２４）。検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の低輝度画素を抽出する。そして、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の低輝度画素の座標が、第１開口閾値以上隣り合っているかを判断する。第１開口閾値は、任意に設定されてよいが、例えば開口Ｆ１が形成されると判断できる数として設定してよい。この場合、第１開口閾値は、品質異常の対象となる開口の像を撮像した結果に基づいて、連続して隣り合う低輝度画素から成る画像が開口を表す細長い形状となるように予め求めておく。接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の低輝度画素が、第１開口閾値以上隣り合っていれば、検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の画素に、連続して第１開口閾値以上隣り合う低輝度画素が含まれると判断する。検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の画素に、連続して第１開口閾値以上隣り合う低輝度画素が含まれると判断したら（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、部材Ｔの品質異常が生じている、より詳しくは、接合部Ｔ３に開口Ｆ１が形成されていると判断する（ステップＳ２６）。また、検出部５２は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに対応する位置の画素に、連続して第１開口閾値以上隣り合う低輝度画素が含まれないと判断したら（ステップＳ２４；Ｎｏ）、接合部Ｔ３に開口Ｆ１が形成されてないと判断する（ステップＳ２８）。連続して第１開口閾値以上隣り合う低輝度画素を、開口Ｆ１であると判断することで、例えば小さな異物やショットノイズなどで第１開口閾値より少ない画素の輝度が低い場合に、開口Ｆ１であると誤検出されることを抑制できる。
なお、検出部５２は、撮像素子９６に含まれる画素のうち、どの画素が接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの位置に対応する画素であるかの情報を、予め設定している。第２撮像部３４Ｂは、例えば、接合時において、第２撮像部３４Ｂの撮像方向における部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離が、一定に保たれている。従って、接合時における部材Ｔの表面ＴＡ上の単位領域の位置（座標）と、第２撮像部３４Ｂの画素の位置（座標）との関係は固定されるので、例えばキャリブレーションにおいて、適切に接合された部材Ｔの画像データから、どの画素が接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの位置に対応する画素であるかを、予め設定できる。また、検出部５２は、どの画素が表面Ｔ３Ａの位置に対応する画素であるかを予め設定することなく、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像データＰを解析して、どの画素が表面Ｔ３Ａの位置に対応する画素であるかを検出してもよい。
次に、バリＦ２の検出について説明する。検出部５２は、部材Ｔの品質異常として、バリＦ２を検出する。バリは、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱過多が原因で起こる。入熱過多は、工具１８の摩擦熱が高すぎる場合に起こる。入熱過多が起こると、例えば第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが融点近くまで加熱されてしまい、部材Ｔ、より詳しくは接合部Ｔ３の、金属組織が成長して粗大化してしまう。金属組織が粗大化すると、金属組織の界面を起点として破損（つまり、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２の接合界面における破断）し易くなる。
ここで、入熱過多が起こると、部材Ｔが想定以上に軟化するなどの理由により、例えば図１２に示すように、工具１８によって押しのけられた部材Ｔ（具体的には、軟化した部材Ｔの一部）が、接合部Ｔ３の、第１部材Ｔ１又は第２部材Ｔ２との境界部分Ｔ３Ｂから、バリＦ２としてはみ出す場合がある。検出部５２は、バリＦ２を検出することで、入熱過多、言い換えれば金属組織の粗大化に伴う破損の恐れがあるかを、検出することができる。
検出部５２は、第２撮像部３４Ｂの画像データＰに基づき、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの周囲（境界部分Ｔ３Ｂ）の検出領域ＡＲ２に重なる領域に、バリＦ２が形成されているかを検出する。バリＦ２は、接合部Ｔ３の周囲、より詳しくは接合部Ｔ３の第１部材Ｔ１又は第２部材Ｔ２との境界部分Ｔ３Ｂに形成される。また、バリＦ２は、様々な方向への多数の突起部を有するため、バリＦ２に入射した光の一部は正反射して第２撮像部３４Ｂに入射する。第２撮像部３４Ｂに入射する正反射光は、バリＦ２以外の部分で反射されて第２撮像部３４Ｂに入射する光（より具体的には拡散反射光）よりも、強度が高くなる。そのため、画像データＰにおいてバリＦ２に対応する位置の画素は、バリＦ２が形成されていない位置に対応する画素よりも、輝度値が高くなる。検出部５２は、境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の画素のうち、輝度値が高い画素を検出することで、バリＦ２の有無を検出する。
検出部５２によるバリＦ２の検出方法について、より詳細に説明する。図１４は、バリの検出方法を説明するフローチャートである。図１４に示すように、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像データＰを取得して、撮像素子９６の画素毎の輝度値を取得する（ステップＳ３０）。検出部５２は、撮像素子９６の画素のうち、輝度値が所定値以上となる高輝度画素を検出する（ステップＳ３２）。言い換えれば、検出部５２は、撮像素子９６の画素のうち、輝度値が所定値以上となる画素を抽出する。ここでの所定値は、任意に設定してよいが、例えば、バリＦ２が形成されている程度に高い輝度値として設定してよい。この場合、品質異常を表す対象となるバリの像を撮像した結果（画素の輝度値）に基づいて、予め所定値を求めておく。
高輝度画素を検出したら、検出部５２は、接合部Ｔ３の周囲、すなわち境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の画素に、連続して閾値（以降、第１バリ閾値と称する）以上隣り合う高輝度画素が含まれるかを判断する（ステップＳ３４）。そして、検出部５２は、境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の高輝度画素が、第１バリ閾値以上隣り合っているかを判断する。第１バリ閾値は、任意に設定されてよいが、例えばバリＦ２が形成されると判断できる数として設定してよい。この場合、第１バリ閾値は、品質異常を表すバリの像を撮像した結果に基づいて、連続して隣り合う高輝度画素から成る画像がバリを表す形状となるように予め求めておく。検出部５２は、境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の高輝度画素が、第１バリ閾値以上隣り合っていれば、境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の画素に、連続して第１バリ閾値以上隣り合う高輝度画素が含まれると判断する。検出部５２は、境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の画素に、連続して第１バリ閾値以上隣り合う高輝度画素が含まれると判断したら（ステップＳ３４；Ｎｏ）、部材Ｔの品質異常が起きている、より詳しくは、境界部分Ｔ３ＢにバリＦ２が形成されていると判断する（ステップＳ３６）。また、検出部５２は、境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の画素に、連続して第１バリ閾値以上隣り合う高輝度画素が含まれないと判断したら（ステップＳ３４；Ｎｏ）、境界部分Ｔ３ＢにバリＦ２が形成されてないと判断する（ステップＳ３８）。連続して第１バリ閾値以上隣り合う高輝度画素を、バリＦ２であると判断することで、例えば小さな異物やショットノイズなどで第１バリ閾値より少ない画素の輝度値が高い場合に、バリＦ２であると誤検出されることを抑制できる。
なお、検出部５２は、撮像素子９６に含まれる画素のうち、どの画素が境界部分Ｔ３Ｂに対応する画素であるかの情報を、予め設定している。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する際には、第２撮像部３４Ｂの撮像方向における第２撮像部３４Ｂと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離が、一定に保たれている。従って、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する際において、部材Ｔの表面ＴＡ上の単位領域の位置（座標）と、第２撮像部３４Ｂの撮像素子９６の画素の位置（座標）との関係は固定されるので、例えばキャリブレーションにおいて、適切に接合された部材Ｔの画像データから、どの画素が境界部分Ｔ３Ｂの位置に対応する画素であるかを、予め設定できる。また、検出部５２は、どの画素が境界部分Ｔ３Ｂの位置に対応する画素であるかを予め設定することなく、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像データＰを解析して、どの画素が境界部分Ｔ３Ｂの位置に対応する画素であるかを検出してもよい。なお、検出部５２は、撮像素子９６の画素の内、高輝度画素に基づいてバリＦ２を検出しなくてもよい。例えば、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像（画像データＰ）のコントラストに基づいてバリＦ２を検出してもよい。この場合、検出部５２は、画像（画像データＰ）のコントラストに基づいてバリＦ２の特徴的な形状（例えば、バリＦ２の突起部の形状）の輪郭を特定し、バリＦ２を検出してもよい。
次に、加工パスについて説明する。検出部５２は、部材Ｔの品質異常として、加工パスの異常を検出する。加工パスが異常である場合、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との化合物の厚みが厚くなるおそれがある。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との化合物は、例えば金属間化合物（本実施形態ではＦｅＡｌなど）であり、脆性が高い。そのため、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みが厚くなると、金属間化合物を起点とした破損の恐れが高くなる。なお、ここでの第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みとは、工具１８の相対的な送り方向に直交する方向（ここではＸ軸方向）における第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の長さを指す。加工パスは、プローブ２２を回転させながら部材Ｔに挿入した状態（接合中の状態）における、送り方向に直交する方向（ここではＸ軸方向）での、部材Ｔに対する、工具１８（プローブ２２）の位置ということもできる。加工パスは、適切な位置に対し、送り方向に直交する方向側にずれる場合や、予め設定した位置が不適切である場合などがある。このように加工パスが異常である場合、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱位置が異常となる。入熱位置が異常になると、工具１８の摩擦撹拌により第１部材Ｔ１に付与される熱量と、工具１８の摩擦撹拌により第２部材Ｔ２に付与される熱量とのバランスが不適切となり、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みが厚くなる。金属間化合物は、部材Ｔの内部に形成されるため、特に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中において、外部から金属間化合物の厚みを検出することは難しい。それに対し、第１実施形態に係る検出部５２は、加工パスが異常かを判断することで、入熱位置が異常であるか、すなわち金属間化合物の厚みが厚くなっているかを、検出することができる。
検出部５２は、第２撮像部３４Ｂの画像データＰに基づき、加工パスを検出する。例えば、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像から、送り方向に直交する方向（Ｘ軸方向）における境界部分Ｔ３Ｂの位置を、加工パスとして検出する。例えば、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂの画像データＰから、送り方向に直交する方向（Ｘ軸方向）に隣り合う画素同士の輝度値が所定値以上異なる画素群を抽出し、抽出した画素群が送り方向（Ｙ軸方向）に連続していた場合に、その連続した画素群を、境界部分Ｔ３Ｂの位置に対応する画素であると規定する。この場合、部材Ｔの表面ＴＡにおける境界部分Ｔ３Ｂを含む像を撮像した結果（画素の輝度値）に基づいて、予め所定値を求めておく。なお、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合時には、第２撮像部３４Ｂの撮像方向における第２撮像部３４Ｂと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離が、一定に保たれているため、部材Ｔの表面ＴＡ（検出領域ＡＲ２）上の単位領域の位置（座標）と、第２撮像部３４Ｂの撮像素子９６の画素の位置（座標）との関係は固定されるので、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像における画素を、部材Ｔの表面ＴＡ上の境界部分Ｔ３Ｂの位置に、予め関連付けることができる。そのため、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂの画像データＰに基づき、加工パスを検出できる。
検出部５２は、工具１８が適切な位置である場合の、送り方向に直交する方向（Ｘ軸方向）における、境界部分Ｔ３Ｂの位置である基準加工パスを予め設定している。基準加工パスは、任意に設定してよいが、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱位置が適切となる場合の境界部分Ｔ３Ｂの位置として設定してよい。検出部５２は、検出した加工パスと基準加工パスとの差分を算出し、検出した加工パスと基準加工パスとの差分が閾値（以降、第１パス閾値と称する）以上である場合に、部材Ｔの品質異常として、加工パスが異常であると判断する。第１パス閾値は、任意に設定してよいが、品質異常となる程度に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みが厚くなった際の閾値として設定されてよい。そして、検出部５２は、検出した加工パスと基準加工パスとの差分が第１パス閾値より小さい場合に、加工パスが正常である（異常でない）と判断する。なお、検出部５２は、送り方向に直交する方向における工具１８の適切な位置を、基準加工パスとして設定して、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像データＰから、送り方向に直交する方向（Ｘ軸方向）における工具１８の位置を、加工パスとして検出してもよい。この場合、検出部５２は、加工パスを、工具１８の状態を示す工具状態として検出する。
検出部５２は、以上のようにして、部材Ｔの表面ＴＡの光の反射率と、開口Ｆ１と、バリＦ２と、加工パスとを、部材状態として検出する。そして、検出部５２は、部材Ｔの表面の光の反射率と、開口Ｆ１と、バリＦ２と、加工パスとが異常であるか、すなわち部材状態が異常であるか（部材Ｔがを、判断する。ただし、検出部５２は、部材Ｔの表面の光の反射率と開口Ｆ１とバリＦ２と加工パスとの少なくとも１つを、部材状態として検出してよく、部材Ｔの表面の光の反射率と開口Ｆ１とバリＦ２と加工パスとの少なくとも１つが異常であるかを判断してよい。
次に、検出部５２による工具状態の検出について説明する。最初に、工具状態としての工具１８の挿入量の検出について説明する。図１５Ａ及び図１５Ｂは、工具の挿入量を説明する模式図である。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像に基づき、工具１８の挿入量を検出する。工具１８の挿入量とは、上述のように、工具１８の部材Ｔに挿入されている部分の長さである。本実施形態では、検出部５２は、図１５Ａの（Ａ）に示すように、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したタイミングにおける、ショルダ２０の端部２０Ａと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離Ｄ０ａを、第２撮像部３４Ｂがそのタイミングで撮像した画像に基づき、検出しておく。そして、検出部５２は、図１５Ａの（Ｂ）に示すように、接合中における、ショルダ２０の端部２０Ａと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離Ｄ０を、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像に基づき検出する。そして、検出部５２は、距離Ｄ０ａから距離Ｄ０を差し引いた量を、工具１８の挿入量として算出する。なお、第２撮像部３４Ｂは、接合時において工具１８との相対位置が固定されているため、第２撮像部３４Ｂは、接合時において、第２撮像部３４Ｂの撮像方向における工具１８との間の距離が、一定に保たれている。従って、接合時における工具１８の表面上の単位領域の位置（座標）と、第２撮像部３４Ｂの撮像素子９６の画素の位置（座標）との関係は固定されるので、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像における画素同士の距離を、ショルダ２０の端部２０Ａと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離に予め関連付けることができる。そのため、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像に基づき、距離Ｄ０ａと距離Ｄ０とを算出できる。なお、一例として、距離Ｄ０ａは部材同士の接合前に予め検出しておく。
検出部５２は、例えば、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したタイミングを、トルクセンサ３６（図１参照）が測定した工具１８のθＺ方向における回転のトルクの測定結果に基づき、検出する。トルクセンサ３６は、製造装置１０に設けられ、工具１８のθＺ方向における回転のトルクを測定するセンサである。製造装置１０の制御装置３０は、トルクセンサ３６に、工具１８のθＺ方向におけるトルクを測定させる。演算装置３８の検出部５２は、トルクセンサ３６によるトルクの測定結果を受け取る。図１５Ｂは、トルクセンサ３６が検出する、時刻毎の工具１８のθＺ方向における回転のトルクの値を示すグラフの例である。図１５Ｂは、時刻ｔ０において、工具１８のプローブ２２の先端部２２Ａを部材Ｔの表面ＴＡから離した状態で工具１８を回転させておき、時間経過に従って、プローブ２２の先端部２２Ａを部材Ｔの表面ＴＡに近づけていった場合の、工具１８のθＺ方向における回転のトルクの一例を示している。図１５Ｂの時刻ｔ０から時刻ｔ１までのトルクに示すように、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触するまでは、トルクの値は一定となる。そして、工具１８のプローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触した時刻ｔ１から、工具１８のθＺ方向の回転に対する部材Ｔの抵抗により、トルクが上昇してゆく。検出部５２は、トルクセンサ３６が測定した工具１８のθＺ方向における回転のトルクを逐次取得して、工具１８のθＺ方向における回転のトルクの上昇が開始したタイミングを検出する。そして、検出部５２は、工具１８のθＺ方向における回転のトルクの上昇が開始したタイミング（つまり、時刻ｔ１）を、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したタイミングとして、そのタイミングにおけるショルダ２０の端部２０Ａと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離を、距離Ｄ０ａとして算出する。なお、距離Ｄ０ａは、トルクセンサ３６のトルクの値を用いて算出しなくてもよい。例えば、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したことを第２撮像部３４Ｂが撮像した画像やユーザによる目視で認識し、距離Ｄ０ａを算出してもよい。なお、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像に基づいて工具１８の挿入量を求めなくてもよい。例えば、検出部５２は、時刻ｔ１から−Ｚ軸方向に移動させた工具１８が停止するまでの工具ステージ１４の移動量を工具１８の挿入量として検出してもよい。この場合、演算装置３８（検出部５２）は、工具ステージ１４の移動量の情報を製造装置１０から取得する。
検出部５２は、このようにして検出した工具１８の挿入量が異常であるかを判定する。検出部５２は、工具１８の挿入量が適切である場合の工具１８の挿入量である基準挿入量を、予め設定している。基準挿入量は、任意に設定してよいが、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合が適切となる場合の工具１８の挿入量として設定してよい。そして、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像から算出した工具１８の挿入量と、基準挿入量との差分を算出し、算出した工具１８の挿入量と基準挿入量との差分が閾値（以降、第１挿入閾値と称する）以上である場合に、工具１８の挿入量が異常であると判断する。第１挿入閾値は、任意に設定されてよいが、品質異常となる程度に工具１８の挿入量が異常となった際の閾値として設定されてよい。そして、検出部５２は、算出した工具１８の挿入量と基準挿入量との差分が第１挿入閾値より小さい場合に、工具１８の挿入量が正常である（異常でない）と判断する。より具体的には、本実施形態では、検出部５２は、算出した工具１８の挿入量が、基準挿入量に対して、第１挿入閾値以上大きい場合に、工具１８の挿入量が異常であると判断する。そして、検出部５２は、算出した工具１８の挿入量が、基準挿入量に対して、第１挿入閾値以上大きくない場合に、工具１８の挿入量が正常であると判断する。
次に、工具状態としての工具１８の形状の検出について説明する。図１６は、工具１８の形状の検出について説明する模式図である。なお、説明の便宜上、図１６のプローブ２２の外形形状を他の図よりも詳しく表現している。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した工具１８の画像に基づき、工具１８の形状を検出する。本実施形態において、検出部５２は、工具１８の形状として、工具１８の外径及び溝の寸法を検出するが、工具１８の外径及び溝の寸法の少なくとも１つを検出してよい。なお、溝の寸法は凹凸の寸法と言い換えることもできる。工具１８の形状を検出する際には、演算装置３８は、製造装置１０に、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させる。具体的には、図１６に示すように、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中にプローブ２２が部材Ｔに挿入されている状態から、工具１８を＋Ｚ軸方向に移動させて、プローブ２２を部材Ｔの外部に露出させる。そして、演算装置３８は、ショルダ２０及びプローブ２２が部材Ｔの外部に露出した状態で、第２撮像部３４Ｂに撮像領域Ｒ２の範囲で撮像させることで、第２撮像部３４Ｂは、ショルダ２０及びプローブ２２を撮像できる。なお、第２撮像部３４Ｂを移動可能（例えば、第２撮像部３４Ｂを工具１８に対して相対移動可能）とした場合には、工具１８の外径及び溝の寸法の測定時に第２撮像部３４Ｂを工具１８に対して移動させて、第２撮像部３４Ｂと工具１８との相対位置を変化させてもよい。この場合、第２撮像部３４Ｂを、ショルダ２０及びプローブ２２を適切に撮像できる予め定めた位置に移動させて、第２撮像部３４Ｂにショルダ２０及びプローブ２２を撮像させてよい。
検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが工具１８（ショルダ２０及びプローブ２２）を撮像した画像に基づき、工具１８の形状、ここでは工具１８の外径及び溝の寸法を検出する。図１６に示すように、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂの撮像した画像に基づき、工具１８の外径として、ショルダ２０の外径Ｄ１を検出する。また、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂの撮像した画像に基づき、プローブ２２の外周面の凸部（おねじの山部）の外径Ｄ２と、プローブ２２の外周面の凹部（おねじの谷部）の外径Ｄ３とを検出する。検出部５２は、外径Ｄ２と外径Ｄ３との差分を、工具１８（プローブ２２）の溝の寸法として検出する。
検出部５２は、このようにして算出した工具１８の形状が、異常であるかを判定する。まず、工具１８の外径の異常判定について説明する。検出部５２は、工具１８の摩耗が進んでいない場合の工具１８の外径である基準外径を、予め設定している。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像から検出したショルダ２０の外径Ｄ１が、基準外径に対して、閾値（以降、第１外径閾値と称する）以上小さい場合に、工具１８の外径（ショルダ２０の外径Ｄ１）が異常であると判断する。第１外径閾値は、任意に設定されてよいが、品質異常となる程度に工具１８の外径が異常となった判断される際の閾値として設定されてよい。そして、検出部５２は、ショルダ２０の外径Ｄ１が、基準外径に対して、第１外径閾値以上小さくない場合に、工具１８の外径（ショルダ２０の外径Ｄ１）が正常である（異常でない）と判断する。
次に、工具１８の溝の寸法の異常判定について説明する。また、検出部５２は、工具１８の摩耗が進んでいない場合の工具１８の溝の寸法である基準溝寸法を、予め設定している。そして、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像から算出した工具１８の溝の寸法が、基準溝寸法に対して、閾値（以降、第１溝閾値と称する）以上小さい場合に、工具１８の溝の寸法が異常であると判断する。第１溝閾値は、任意に設定されてよいが、品質異常となる程度に工具１８の溝が異常となった際の閾値として設定されてよい。そして、検出部５２は、算出した工具１８の溝の寸法が、基準溝寸法に対して、第１溝閾値以上小さくない場合に、工具１８の溝の寸法が正常である（異常でない）と判断する。
検出部５２は、以上のようにして、工具１８の挿入量と工具１８の形状とを、工具状態として検出して、工具１８の挿入量と工具１８の形状とが異常であるか、すなわち工具状態が異常であるかを、判断する。ただし、検出部５２は、工具１８の挿入量と工具１８の形状との少なくとも１つを、工具状態として検出してよく、工具１８の挿入量と工具１８の形状との少なくとも１つが異常であるかを判断すればよい。
検出部５２は、以上のようにして、部材状態及び工具状態を検出する。図５に示す接合状態判定部５４は、検出部５２が判定した部材状態及び工具状態に基づき、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合状態が不良かを判定する。接合状態とは、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合している際の、部材Ｔの状態を指す。接合状態としては、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混ぜ合わせ状態と、部材Ｔへの入熱量と、部材Ｔへの入熱位置などが挙げられる。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混ぜ合わせ状態とは、プローブ２２による第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との撹拌度合いを示す。部材Ｔへの入熱量とは、工具１８の摩擦撹拌により生じた摩擦熱の部材Ｔへの伝熱量を指す。また、部材Ｔへの入熱位置とは、工具１８の摩擦熱が付与される部材Ｔ上の位置を指す。このような接合状態が不良となるケース（以降、接合状態の不良モードと称する）としては、品質異常となる程度に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混ぜ合わせ状態が不良となる混ぜ合わせ不良と、品質異常となる程度に部材Ｔへの入熱量が過多となる入熱過多と、品質異常となる程度に部材Ｔへの入熱量が不足する入熱不足と、品質異常となる程度に部材Ｔへの入熱位置が不良となる入熱位置不良と、が挙げられる。接合状態判定部５４は、検出部５２が判定した部材状態及び工具状態に基づき、以上で挙げた複数の接合状態の不良モードのうち、部材Ｔが、どの接合状態の不良モードに該当しているかを判定する。なお、接合状態は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混ぜ合わせ状態と、部材Ｔへの入熱量と、部材Ｔへの入熱位置との少なくとも１つであってよい。言い換えれば、接合状態判定部５４は、混ぜ合わせ状態と、部材Ｔへの入熱量と、部材Ｔへの入熱位置との少なくとも１つが不良であるかを判定してよい。
変更情報生成部５６は、検出部５２により検出された部材状態と工具状態とに基づいて、変更情報を生成する。さらに言えば、変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が不良であると判定した接合状態に基づき、変更情報を生成する。変更情報は、製造装置１０の動作条件を変更するための情報であるが、詳しくは後述する。変更情報出力部５８は、変更情報生成部５６が生成した変更情報を、制御装置３０に出力する。制御装置３０は、変更情報生成部５６から出力された変更情報に基づき、動作条件を設定し直して、設定し直した動作条件で製造装置１０の各部を制御して、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する。
演算装置３８は、以上のような構成となっている。以下、演算装置３８による処理フローについて説明する。図１７は、第１実施形態に係る演算装置の処理フローを説明するフローチャートである。図１７に示すように、演算装置３８は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始したことをトリガとして、機器制御部５０により、所定のフレームレートで撮像部３４に画像の撮像を開始させる（ステップＳ４０）。製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始するとは、ここでは、工具１８をθＺ方向に回転させながら＋Ｚ軸方に動かして、部材Ｔに近づけることを開始することを指すが、工具１８がθＺ方向に回転しながらプローブ２２が部材Ｔ内に挿入されたことを指してもよい。機器制御部５０は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始したら、照射部３２Ａに領域Ｒ０へ光ＬＡＢを照射させ、第１撮像部３４Ａに撮像領域Ｒ１の範囲内の画像を撮像させ、第２撮像部３４Ｂに撮像領域Ｒ２の範囲内の画像を撮像させる。機器制御部５０は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止するまで、照射部３２Ａに領域Ｒ０への光ＬＡＢの照射を続けさせつつ、所定のフレームレートで、第１撮像部３４Ａに撮像領域Ｒ１の範囲内の画像を撮像させ、第２撮像部３４Ｂに撮像領域Ｒ２の範囲内の画像を撮像させる。なお、機器制御部５０は、第２撮像部３４Ｂに、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したタイミングで画像を撮像させて、検出部５２は、その画像に基づき、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したタイミングにおける、ショルダ２０の端部２０Ａと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離Ｄ０ａを算出する。
撮像部３４が画像を撮像したら、演算装置３８は、検出部５２により、撮像部３４が撮像により生成した画像データを取得して、部材状態として、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率の異常の有無と、開口Ｆ１と、バリＦ２と、加工パスの異常の有無とを、を検出する（ステップＳ４２）。検出部５２は、製造装置１０による接合中に、部材状態を検出する。検出部５２は、撮像部３４が画像を撮像する毎に、撮像部３４が生成した画像データを取得して、部材状態を検出する。検出部５２は、第１撮像部３４Ａが生成した画像データＰＡ、ＰＢから、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率を、部材状態として検出する。また、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが生成した画像データＰから、開口Ｆ１を、部材状態として検出する。また、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが生成した画像データＰから、バリＦ２を、部材状態として検出する。また、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが生成した画像データＰから、加工パスを、部材状態として検出する。検出部５２は、検出した部材状態が異常であるかを判断する。
演算装置３８は、部材状態の検出結果に異常がある場合（ステップＳ４４；Ｙｅｓ）、より具体的にはステップＳ４２で接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率の異常（すなわち反射率の異常が有る旨）と、開口Ｆ１と、バリＦ２と、加工パスの異常（すなわち加工パスの異常が有る旨）と接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率の異常と、開口Ｆ１と、バリＦ２と、加工パスの異常との少なくとも１つが検出された場合、言い換えれば部材Ｔの品質異常が検出された場合、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常であり、かつ、バリＦ２が検出されたかを判断する（ステップＳ４６）。
演算装置３８は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率の異常と、バリＦ２との両方が検出された場合（ステップＳ４６；Ｙｅｓ）、検出部５２により、工具１８の形状と工具１８の挿入量とを、工具状態として検出する（ステップＳ４８）。演算装置３８は、製造装置１０に接合を停止させてプローブ２２を部材Ｔの外部に露出させ、第２撮像部３４Ｂに工具１８の画像を撮像させる。演算装置３８は、第２撮像部３４Ｂが撮像した工具１８の画像から、工具１８の形状を検出する。具体的には、演算装置３８は、表面Ｔ３Ａの反射率が異常であり、かつ、バリＦ２が検出された場合に、接合停止信号を生成して、製造装置１０の制御装置３０に送信する。接合停止信号とは、製造装置１０に、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合の停止を指示する信号である。制御装置３０は、制御装置３０から接合停止信号を受信したら、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止して、工具１８を＋Ｚ軸方向に動かして、ショルダ２０の端部２０Ａを部材Ｔの表面ＴＡから離してプローブ２２を部材Ｔの内部から外部に出すことで、ショルダ２０及びプローブ２２を部材Ｔから露出させる。制御装置３０は、ショルダ２０及びプローブ２２を部材Ｔから露出させたら、ショルダ２０及びプローブ２２を部材Ｔから露出させた旨を示す応答信号を、演算装置３８に送信する。演算装置３８は、制御装置３０から応答信号を受信したら、第２撮像部３４Ｂに工具１８の画像を撮像させる。演算装置３８は、検出部５２により、第２撮像部３４Ｂが撮像した工具１８の画像に基づき、工具１８の形状を、工具状態として検出する。演算装置３８は、検出した工具１８の形状が異常であるかを判断する。
また、演算装置３８は、第２撮像部３４Ｂが生成した画像データＰから、すなわち接合中に第２撮像部３４Ｂが撮像した画像から、工具１８の挿入量を検出する。具体的には、演算装置３８は、予め検出していた距離Ｄ０ａから、第２撮像部３４Ｂが生成した画像データＰに基づき検出した距離Ｄ０を差し引いた量を、工具１８の挿入量として検出する。演算装置３８は、検出した工具１８の挿入量が異常であるかを判断する。
工具状態として工具１８の形状及び工具１８の挿入量を検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ５８）。変更情報の生成方法については後述する。
演算装置３８は、表面Ｔ３Ａの反射率が異常であり、かつ、バリＦ２が検出されるという条件が満たされない場合（ステップＳ４６；Ｎｏ）に、すなわち反射率の異常とバリＦ２との少なくとも一方が検出されなかった場合に、反射率が異常か否かを判断する。反射率が異常である場合（ステップＳ５０；Ｙｅｓ）、演算装置３８は、工具状態として、工具１８の形状を検出する（ステップＳ５２）。すなわち、演算装置３８は、バリＦ２が検出されないが表面Ｔ３Ａの反射率が異常である場合に、工具状態として、工具１８の形状を検出する。工具１８の形状の検出方法は、ステップＳ４８での工具１８の形状の検出方法と同様である。工具状態として工具１８の形状を検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ５８）。変更情報の生成方法については後述する。
演算装置３８は、反射率の異常が検出されない場合（ステップＳ５０；Ｎｏ）、バリＦ２が検出されたか否かを判断する。バリＦ２が検出された場合（ステップＳ５４；Ｙｅｓ）、演算装置３８は、工具状態として、工具１８の挿入量を検出する（ステップＳ５６）。工具１８の挿入量の検出方法は、ステップＳ５２での工具１８の挿入量の検出方法と同様である。工具状態として工具１８の挿入量を検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ５８）。変更情報の生成方法については後述する。なお、ステップＳ５６においては、工具１８の形状を検出しないため、工具１８の形状を検出するために第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させる制御は、実行しない（製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させない）。
演算装置３８は、バリＦ２が検出されない場合（ステップＳ５４；Ｎｏ）、すなわち反射率の異常もバリＦ２も検出されない場合、工具状態を検出することなく、検出した部材状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ５８）。言い換えれば、部材状態の異常が、反射率の異常及びバリＦ２の検出以外である場合、ここでは開口Ｆ１や加工パスの異常が検出されて反射率の異常及びバリＦ２が検出されなかった場合、演算装置３８は、工具状態を検出することなく、部材状態に基づき変更情報を生成する。変更情報の生成方法については後述する。反射率の異常が検出されずバリＦ２も検出されない場合にも、工具１８の形状を検出しないため、工具１８の形状を検出するために第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させる制御は、実行しない（製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させない）。
製造装置１０の制御装置３０は、演算装置３８から送信された変更情報に基づき動作条件を変更する。変更情報の生成、送信が行われた後、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了する場合（ステップＳ６０；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了しない場合（ステップＳ６０；Ｎｏ）、製造装置１０の制御装置３０は、変更情報に基づき変更した動作条件で、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を続けて、演算装置３８は、ステップＳ４０に戻り、照射部３２Ａによる光ＬＡＢの照射と、撮像部３４による撮像とを続ける。
このように、演算装置３８は、反射率の異常が検出された場合に、工具１８の形状を検出する。演算装置３８は、検出した工具１８の形状が異常であるかを判断する。また、演算装置３８は、バリＦ２が検出された場合に、工具１８の挿入量を検出する。演算装置３８は、検出した工具１８の挿入量が異常であるかを判断する。なお、演算装置３８は、バリＦ２が検出されたことをトリガとして工具１８の挿入量を検出しなくてもよく、第２撮像部３４Ｂが所定のフレームレートで撮像する毎に、第２撮像部３４Ｂの画像データＰに基づき、順次、工具１８の挿入量を検出してもよい。
ステップＳ４４において、部材状態の検出結果に異常がない場合（ステップＳ４４；Ｎｏ）、すなわち反射率の異常と、開口Ｆ１と、バリＦ２と、加工パスの異常との何れも検出されなかった場合（反射率の異常及び加工パスの異常が無く、かつ、開口Ｆ１及びバリＦ２が検出されなかった場合）、すなわち部材Ｔの品質異常が検出されなかった場合、ステップＳ６０に移動し、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合が終了している場合（ステップＳ６０；Ｙｅｓ）、本処理を終了し、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合が終了していない場合（ステップＳ６０；Ｎｏ）、ステップＳ４０に戻り、照射部３２Ａによる光ＬＡＢの照射と、撮像部３４による撮像とを続ける。すなわち、部材状態の異常が検出されなかった場合には、演算装置３８が変更情報を生成せず、製造装置１０は、変更情報に基づき動作条件を変更することなく、接合を続ける。
なお、反射率が異常でありバリＦ２が検出されて、工具１８の形状及び挿入量を検出して変更情報を生成した場合、すなわちステップＳ４８を経てステップＳ５８に至った場合は、上述のように第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させている。そのため、ステップＳ４８を経てステップＳ５８に至った場合であって、接合が終了していない場合（ステップＳ６０；Ｎｏの場合）、演算装置３８は、製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を再開させる。具体的には、演算装置３８は、製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を再開させる旨を指示する接合再開信号を、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、演算装置３８から接合再開信号を受信したら、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合が終了していない場合には、工具１８をθＺ方向に回転させながら＋Ｚ軸方に動かして、変更情報に基づき変更した動作条件で、接合を再開する。同様に、バリＦ２が検出されないが反射率が異常であるために工具１８の形状を検出した場合にも、すなわちステップＳ５２を経てステップＳ５８に至った場合にも、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させている。そのため、ステップＳ５２を経てステップＳ５８に至った場合であって、接合が終了していない場合にも（ステップＳ６０；Ｎｏの場合）、演算装置３８は、製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を再開させる。一方、反射率の異常が検出されなかった場合は、工具１８の形状を検出しないため、接合を停止しない。この場合、制御装置３０は、接合中に、演算装置３８から受信した変更情報に基づき動作条件を変更して、変更した動作条件で接合を行わせる。このように、本実施形態において、演算装置３８は、接合中に検出した反射率が異常であるかを判断し、異常である場合に、接合を停止して、工具１８の形状を検出する。一方、演算装置３８は、反射率以外の接合条件が異常であると判断しても、接合を停止せず、工具１８の形状を検出しない。ただし、演算装置３８は、反射率以外の接合条件が異常であると判断した場合にも、接合を停止して、工具１８の形状を検出してもよい。また、本実施形態では、工具状態の検出においては、接合中に工具１８の挿入量を検出し、接合を停止してから工具１８の形状を検出するが、例えば接合を停止してから工具１８の挿入量を検出してもよい。以上を整理すると、演算装置３８は、接合中の部材状態が異常であるかを判断し、部材状態が異常である場合に、工具状態を検出してよい。検出部５２が検出する部材状態は、反射率と開口Ｆ１とバリＦ２と加工パスとの、少なくとも１つであってよく、工具状態は、工具１８の挿入量と工具１８の形状との少なくとも１つであってよい。なお、図１７の例では、反射率の異常及びバリＦ２の検出を判断し（ステップＳ４６）、反射率の異常の判断（ステップＳ４８）、及びバリＦ２の検出の判断（ステップＳ５０）の順で行われているが、工具状態の検出の順番はこれに限られず任意である。すなわち、反射率の異常、開口Ｆ１、バリＦ２、及び加工パスの異常の検出の判断の順番は、任意であってよい。
次に、変更情報の生成について説明する。変更情報生成部５６は、検出部５２が異常であると判断した部材状態及び工具状態に応じて、生成する変更情報の種類を変える。また、変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が判定した接合状態の不良モードに応じて、生成する変更情報の種類を変えるともいえる。変更情報とは、製造装置１０の動作条件を変更するための情報であり、言い換えれば、動作条件の変更内容を含んだ情報である。動作条件は、工具１８の回転数、工具１８の送り速度、工具１８の挿入量、及び工具１８の加工パスであるため、変更情報としては、工具１８の回転数を変更するための情報と、工具１８の送り速度を変更するための情報と、工具１８の挿入量を変更するための情報と、工具１８の加工パスを変更するための情報と、の少なくとも１つが挙げられる。変更情報は、動作条件の変更量を指定する情報（例えば工具１８の回転数を１００ｒｐｍ上昇させる旨の情報）であってもよいし、変更後の動作条件を指定する情報（例えば工具１８の回転数を１０００ｒｐｍに変更する旨の情報）であってもよい。すなわち、変更情報は、動作条件を、現在設定されている第１の値から、第２の値に変更するための情報であればよい。
ここで、部材Ｔの品質異常が起きている場合、製造装置１０の動作条件を変更することで、品質不良に至ることを抑制できる場合がある。しかし、品質不良を抑えるためにどの動作条件を変更するかの判断が、困難となる場合がある。品質異常として接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率の異常が検出されている場合を例にすると、反射率の異常は、混ぜ合わせ不良という接合状態の不良モードが原因で形成される場合もあるし、入熱不良という接合状態の不良モードが原因で形成される場合もある。そのため、混ぜ合わせ不良が原因で起こっている反射率の異常に対し、入熱不足を解消可能な動作条件を変更しても、混ぜ合わせ不良が解消されず、反射率の異常が解消できない可能性がある。それに対し、本実施形態に係る演算装置３８は、検出部５２によって部材状態と工具状態とを検出することで、接合状態の不良モードを特定して、その接合状態の不良モードを解消可能な動作条件を変更するための変更情報を生成する。従って、本実施形態に係る演算装置３８によると、部材Ｔの品質不良を抑えて、部材Ｔの品質を改善できる。以下、変更情報の生成について具体的に説明する。
図１８から図２１は、変更情報の生成について説明するフローチャートである。図１８は、部材状態の異常として接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率の異常が検出された場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図１８は、図１７のステップＳ５８での、反射率の異常が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。検出部５２が、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常であると判断した際において、図１８に示すように、検出部５２が、工具１８の溝の寸法及び工具１８の外径の両方が異常であると判断した場合（ステップＳ６２；Ｙｅｓ）に、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、混ぜ合わせ異常と入熱不足とが起きていると判断する（ステップＳ６４）。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が混ぜ合わせ異常と入熱不足とが起きていると判断したら、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報と、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報とを、生成する（ステップＳ６６）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常であると判断し、かつ、工具１８の溝の寸法及び工具１８の外径の両方が異常であると判断した場合に、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報と、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報とを、生成する。
また、検出部５２が、工具１８の溝の寸法及び工具１８の外径の両方共が異常ではないと判断した場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）であって（工具１８の溝の寸法が異常でありかつ工具１８の外径が異常であるという条件を満たさない場合であって）、検出部５２が工具１８の溝の寸法が異常であると判断した場合（ステップＳ６８；Ｙｅｓ）、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、混ぜ合わせ異常が起きていると判断する（ステップＳ７０）。すなわち、接合状態判定部５４は、検出部５２が、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常であると判断し、かつ、工具１８の溝の寸法が異常であると判断した場合に、混ぜ合わせ異常が起きていると判断する。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が混ぜ合わせ異常が起きていると判断したら、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報を生成する（ステップＳ７２）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常であると判断し、かつ、工具１８の溝の寸法が異常であると判断した場合に、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報を生成する。
また、検出部５２が、工具１８の溝の寸法が異常でないと判断した場合（ステップＳ６８；Ｎｏ）であって、検出部５２が工具１８の外径が異常であると判断した場合（ステップＳ７４；Ｙｅｓ）、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、入熱不足が起きていると判断する（ステップＳ７６）。すなわち、接合状態判定部５４は、検出部５２が、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常であると判断し、かつ、工具１８の外径が異常であると判断した場合に、入熱不足が起きていると判断する。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が、入熱不足が起きていると判断したら、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成する（ステップＳ７２）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常であると判断し、かつ、工具１８の外径が異常であると判断した場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成する。なお、演算装置３８は、工具１８の溝の寸法が異常でなく工具１８の外径も異常でないと判断した場合（ステップＳ７４；Ｎｏ）、本処理を終了する。
このように、演算装置３８は、検出部５２によって接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率が異常かを判断する。そして、演算装置３８は、工具状態、ここでは工具１８の溝の寸法及び工具１８の外径に異常が生じているかを判断する。工具１８の溝の寸法が異常である場合、プローブ２２の外周面が摩耗して、溝が浅く（凸部と凹部との間の長さが短く）なっていることに起因して、混ぜ合わせ異常が起きて表面Ｔ３Ａの反射率の異常が起こる可能性がある。より詳しくは、工具の溝が浅いと、プローブ２２による第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との撹拌が不足して、混ぜ合わせ異常が起きる可能性がある。そのため、演算装置３８は、工具１８の溝の寸法が異常である場合に、混ぜ合わせ異常が起きていると判断して、混ぜ合わせ異常を抑制するために、工具１８の回転数を上昇させるという変更情報を生成して、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、その変更情報に従い、工具１８の回転数を上昇させる。制御装置３０は、工具１８の回転数を上昇させることで、プローブ２２によって第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを十分に撹拌させ、混ぜ合わせ異常を抑制して、異常混合状態となることを、適切に抑制できる。
また、工具１８の外径が異常である場合、工具１８が摩耗して外径が小さくなっていることに起因して、入熱不足が起きて反射率が異常となっている可能性がある。工具１８の外径、ここではショルダ２０の外径が短い場合、ショルダ２０と部材Ｔとの接触面積が小さくなり、部材Ｔ（ここでは回転させた工具１８を挿入した部材）への摩擦熱の伝熱量が低下して、入熱不足が起きていると判断する。そのため、演算装置３８は、工具１８の外径が異常である場合に、入熱不足が起きていると判断して、入熱不足を抑制するために、工具１８の送り速度を低下させるという変更情報を生成して、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、その変更情報に従い、工具１８の送り速度を低下させる。制御装置３０は、工具１８の送り速度を低下させることで、工具１８と部材Ｔとの接触時間（つまり摩擦撹拌する時間）を長くして入熱量を多くすることが可能となり、入熱不足を抑制して、異常混合状態となることを適切に抑制できる。
図１９は、部材状態の異常として開口Ｆ１が検出された場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図１９は、図１７のステップＳ５８での、開口Ｆ１が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。図１９に示すように、接合状態判定部５４は、検出部５２が開口Ｆ１を検出した場合、接合状態の不良モードのうち、入熱不足が起きていると判断する（ステップＳ８２）。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が、入熱不足が起きていると判断したら、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成する（ステップＳ８４）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が開口Ｆ１を検出した場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成する。
このように、演算装置３８は、検出部５２によって接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに開口Ｆ１が形成されているかを検出する。演算装置３８は、開口Ｆ１が形成されている場合、入熱不足が起きていると判断して、入熱不足を抑制するために、工具１８の送り速度を低下させるという変更情報を生成して、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、その変更情報に従い、工具１８の送り速度を低下させる。制御装置３０は、工具１８の送り速度を低下させることで、工具１８と部材Ｔとの接触時間を長くして入熱量を多くすることが可能となり、入熱不足を抑制して、開口Ｆ１の形成を適切に抑制できる。
図２０は、部材状態の異常としてバリＦ２が検出された場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図２０は、図１７のステップＳ５８での、バリＦ２が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。検出部５２がバリＦ２を検出した際において、図２０に示すように、検出部５２が、工具１８の挿入量が大きすぎて異常であると判断した場合（ステップＳ９２；Ｙｅｓ）に、変更情報生成部５６は、接合状態の不良モードのうち、入熱過多が起きていると判断する（ステップＳ９４）。変更情報生成部５６は、工具１８の挿入量が異常であって入熱過多が起きていると判断された場合、工具１８の挿入量を低下させる旨の変更情報を生成する（ステップＳ９６）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２がバリＦ２を検出し、かつ工具１８の挿入量が異常であると判断した場合に、工具１８の挿入量を低下させる旨の変更情報を生成する。
また、接合状態判定部５４は、検出部５２が、工具１８の挿入量が異常でないと判断した場合（ステップＳ９２；Ｎｏ）に、接合状態の不良モードのうち、入熱過多が起きていると判断する（ステップＳ９８）。変更情報生成部５６は、入熱過多が起きているが工具１８の挿入量が正常であると判断された場合、工具１８の送り速度を上昇させる旨の変更情報を生成する（ステップＳ１００）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２がバリＦ２を検出し、かつ工具１８の挿入量が正常であると判断した場合に、工具１８の送り速度を上昇させる旨の変更情報を生成する。
このように、演算装置３８は、検出部５２によってバリＦ２が形成されているかを判断することで、入熱過多に起因して金属組織が粗大化している可能性があることを検出する。そして、演算装置３８は、工具状態、ここでは工具１８の挿入量に異常であるか、より具体的には工具１８の挿入量が大きすぎないかを判断する。工具１８の挿入量が大きすぎる場合には、工具１８の挿入量が大きすぎることで工具１８と部材Ｔとの接触面積が大きくなって（言い換えると、部材Ｔに対する工具１８の押し付け圧力が高くなって）、入熱過多が発生し、金属組織が粗大化している可能性がある。そのため、演算装置３８は、工具１８の挿入量に異常である場合に、入熱過多を抑制するために、工具１８の挿入量を低下させるという変更情報を生成して、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、その変更情報に従い、工具１８の挿入量を低下させる。制御装置３０は、工具１８の挿入量を低下させることで、工具１８と部材Ｔとの接触面積を小さくして入熱量を少なくすることが可能となり、入熱過多を抑制して、金属組織の粗大化を適切に抑制できる。また、バリＦ２が形成されているが工具１８の挿入量が正常である場合には、演算装置３８は、入熱過多を解消するためには、工具１８の送り速度を上昇させて、入熱量を減らす必要があると判断する。そのため、演算装置３８は、工具１８の挿入量が正常である場合には、入熱過多を抑制するために、工具１８の送り速度を上昇させるという変更情報を生成して、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、その変更情報に従い、工具１８の送り速度を上昇させる。制御装置３０は、工具１８の送り速度を上昇させることで、工具１８と部材Ｔとの接触時間を短くして入熱量を少なくすることが可能となり、入熱過多を抑制して、金属組織の粗大化を適切に抑制できる。
図２１は、部材状態の異常として加工パスの異常が検出された場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図２１は、図１７のステップＳ５８での、加工パスの異常が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。図２１に示すように、接合状態判定部５４は、検出部５２が加工パスの異常を検出した場合、接合状態の不良モードのうち、入熱位置不良が起きていると判断する（ステップＳ１１２）。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が、入熱位置不良が起きていると判断したら、工具１８の加工パスを修正する旨の変更情報を生成する（ステップＳ１１４）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が加工パスの異常を検出した場合に、工具１８の加工パスを修正させる旨の変更情報を生成する。変更情報生成部５６は、例えば、検出部５２が検出した加工パスが、基準加工パスに対して＋Ｘ軸方向にずれていた場合、工具１８の加工パスを−Ｘ軸方向に移動させる旨の変更情報を生成し、検出部５２が検出した加工パスが、基準加工パスに対して−Ｘ軸方向にずれていた場合、工具１８の加工パスを＋Ｘ軸方向に移動させる旨の変更情報を生成する。すなわち、変更情報生成部５６は、検出部５２が検出した加工パスが、基準加工パスに対してずれている方向と反対方向側に移動するように、変更情報を生成する。
このように、演算装置３８は、検出部５２によって加工パスが異常かを判断することで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みが厚くなっている可能性があることを検出する。演算装置３８は、金属間化合物の厚みが厚くなっている原因が、入熱位置の不良に起因して起きていると判断して、入熱位置の不良を解消するために、加工パスを修正するという変更情報を生成して、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、その変更情報に従い、工具１８の加工パスを修正する。制御装置３０は、加工パスを修正することで、入熱位置を修正して、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みを薄くできる。
なお、以上の説明では、演算装置３８は、検出部５２による部材状態と工具状態との検出結果に基づき、接合状態判定部５４による接合状態の不良モードの抽出を行って、変更情報生成部５６による変更情報の生成を行っている。ただし、接合状態判定部５４による接合状態の不良モードの抽出処理は必須ではなく、演算装置３８は、接合状態の不良モードの抽出を行うことなく、検出部５２による部材状態と工具状態との検出結果に基づき、変更情報生成部５６により、変更情報を生成してもよい。この場合、演算装置３８の接合状態判定部５４は不要となる。
また、図１７の説明においては、部材状態の検出結果に異常がない場合は、変更情報を生成しないフローとなっている。ただし、演算装置３８は、部材状態の検出結果に異常がない場合であっても、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中に検出した部材状態に基づき、次回に接合する際の動作条件を変更するための、変更情報を生成してもよい。ここでの次回の接合とは、検出部５２が部材状態を検出した際の第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合が終了した後の、製造装置１０による次の部材同士の接合を指す。次回の接合においては検出部５２が部材状態を検出した際の第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは異なる部材同士を接合してもよい。
演算装置３８は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中に検出した部材状態に基づき、次回の接合での動作条件の変更が必要かを判断する。演算装置３８は、接合中に検出した部材状態が異常であると判断することなく接合が終了した場合においても、接合中に検出した部材状態が、次回の接合での動作条件の変更が必要な程度に不良である場合に、次回の接合での動作条件の変更が必要であると判断する。演算装置３８は、次回の接合での動作条件の変更が必要であると判断した場合、部材状態と工具状態とに基づき、次回の接合での動作条件を変更する旨の変更情報を生成して、制御装置３０に送信する。制御装置３０は、演算装置３８から送信された変更情報に基づき、次回の接合の際の動作条件を変更する。
例えば、演算装置３８は、反射率が異常であると判断することなく接合が終了した場合においても、検出部５２が検出した反射比率と基準反射比率との差分が所定値以上となる単位領域の数が、予め定めた閾値（以降、第２反射率閾値と記載）以上である場合には、次回の接合の際の動作条件を変更する必要があると判断する。ここでの第２反射率閾値は、反射率の異常を判断した場合における第１反射率閾値よりも小さな数値として（つまり、反射比率と基準反射比率との差分が所定値以上となる画素の数がより少ないことを前提に）、予め設定される。演算装置３８は、次回の接合の際の動作条件を変更する必要があると判断したら、第２撮像部３４Ｂに工具１８を撮像させ、検出部５２により、第２撮像部３４Ｂが撮像した工具１８の画像に基づき、工具１８の形状を検出する。演算装置３８は、検出部５２が検出した工具１８の外径が予め定めた閾値（以降、第２外径閾値と記載）以上である場合には、入熱不足が発生する可能性があると判断して、次回の接合の際に工具１８の送り速度を低下する旨の変更情報を生成する。ここでの第２外径閾値は、工具１８の外径の異常を判断した場合における第１外径閾値よりも大きな数値として（つまり、工具１８の外径がより大きいことを前提に）、予め設定される。また、演算装置３８は、検出部５２が検出した工具１８の溝が予め定めた閾値（以降、第２溝閾値と記載）以上である場合には、混ぜ合わせ異常が発生する可能性があると判断して、次回の接合の際に工具１８の回転数を上昇する旨の変更情報を生成する。ここでの第２溝閾値は、工具１８の溝の異常を判断した場合における第１溝閾値よりも大きな数値として（つまり、工具１８の溝の深さがより深いことを前提に）、予め設定される。
また例えば、演算装置３８は、開口Ｆ１が形成されていると判断することなく接合が終了した場合においても、検出部５２が検出した低輝度画素が、予め定めた閾値（以降、第２開口閾値と記載）以上連続して隣り合う場合には、次回の接合の際の動作条件を変更する必要があると判断する。ここでの第２開口閾値は、開口Ｆ１を検出した場合における第１開口閾値よりも小さな数値として（つまり、低輝度画素が連続して隣り合う数がより少ないことを前提に）、予め設定される。演算装置３８は、次回の接合の際の動作条件を変更する必要があると判断したら、入熱不足が発生する可能性があると判断して、次回の接合の際に工具１８の送り速度を低下する旨の変更情報を生成する。
また例えば、演算装置３８は、バリＦ２が形成されていると判断することなく接合が終了した場合においても、検出部５２が検出した高輝度画素が、予め定めた閾値（以降、第２バリ閾値と記載）以上連続して隣り合う場合には、次回の接合の際の動作条件を変更する必要があると判断する。ここでの第２バリ閾値は、バリＦ２を検出した場合における第１バリ閾値よりも小さな数値として（つまり、高輝度画素が連続して隣り合う数がより少ないことを前提に）、予め設定される。演算装置３８は、検出部５２が検出した工具１８の挿入量が予め定めた閾値（以降、第２挿入閾値と記載）以上である場合には、入熱過多が発生する可能性があると判断して、次回の接合の際に工具１８の挿入量を低下する旨の変更情報を生成する。ここでの第２挿入閾値は、工具１８の挿入量の異常を判断した場合における第１挿入閾値よりも大きな数値として（つまり、工具１８の挿入量がより大きいことを前提に）、予め設定される。また、演算装置３８は、検出部５２が検出した工具１８の挿入量が第２挿入閾値以上である場合には、混ぜ合わせ異常が発生する可能性があると判断して、次回の接合の際に工具１８の送り速度を上昇する旨の変更情報を生成する。
また例えば、演算装置３８は、加工パスの異常を検出することなく接合が終了した場合においても、検出部５２が検出した加工パスと基準加工パスとの差分が、予め定めた閾値（以降、第２パス閾値と記載）以上となる場合には、次回の接合の際の加工パスを修正する必要があると判断する。ここでの第２パス閾値は、加工パスを検出した場合における第１パス閾値よりも小さな数値として（つまり、加工パスと基準加工パスとの差分がより小さいことを前提に）、予め設定される。演算装置３８は、次回の接合の際の動作条件を変更する必要があると判断したら、入熱位置不良が発生する可能性があると判断して、次回の接合の際に加工パスを修正する旨の変更情報を生成する。
また、演算装置３８は、部材Ｔの品質が、品質異常の程度を超えて品質不良となる程度に悪いことを検出した場合には、製造装置１０による接合を終了させてもよい。例えば、演算装置３８は、検出部５２による部材状態の検出結果が、部材状態の異常を判断するための閾値よりも厳しい閾値の範囲外となる場合に、部材Ｔが品質不良であると判断して、製造装置１０による接合を終了させる。すなわち例えば、検出部５２が検出した反射比率と基準反射比率との差分が所定値以上となる単位領域の数が、閾値（以降、第３反射率閾値と記載）以上である場合には、部材Ｔが品質不良であると判断して、接合を終了させてよい。第３反射率閾値は、反射率の異常を判断した場合における第１反射率閾値よりも大きな数値（つまり、反射比率と基準反射比率との差分が所定値以上となる画素の数がより多くことを前提に）、予め設定される。また例えば、検出部５２が検出した低輝度画素が、予め定めた閾値（以降、第３開口閾値と記載）以上連続して隣り合う場合には、部材Ｔが品質不良であると判断して、接合を終了させてよい。第３開口閾値は、開口Ｆ１を検出した場合における第１開口閾値よりも大きな数値として（つまり、低輝度画素が連続して隣り合う数がより多いことを前提に）、予め設定される。また例えば、検出部５２が検出した高輝度画素が、予め定めた閾値（以降、第３バリ閾値と記載）以上連続して隣り合う場合には、部材Ｔが品質不良であると判断して、接合を終了させてよい。第３バリ閾値は、バリＦ２を検出した場合における第１バリ閾値よりも大きな数値として（つまり、高輝度画素が連続して隣り合う数がより多いことを前提に）、予め設定される。また例えば、検出部５２が検出した加工パスと基準加工パスとの差分が、予め定めた閾値（以降、第３パス閾値と記載）以上となる場合には、部材Ｔが品質不良であると判断して、接合を終了させてよい。第３パス閾値は、加工パスを検出した場合における第１パス閾値よりも大きな数値として（つまり、加工パスと基準加工パスとの差分がより大きいことを前提に）、予め設定される。
以上説明したように、第１実施形態に係る演算装置３８は、製造装置１０（摩擦撹拌接合装置）に用いられ、検出部５２と、変更情報生成部５６とを備える。検出部５２は、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、及び接合部Ｔ３の少なくとも一部の状態である部材状態と、工具１８の状態である工具状態と、を検出する。変更情報生成部５６は、検出部５２により検出された部材状態と工具状態とに基づいて、製造装置１０の動作条件を第１の値から第２の値へ変更するための変更情報を生成する。
製造装置１０においては、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合状態の不良により、部材Ｔの品質不良を招く場合がある。それに対し、製造装置１０の動作条件を設定し直すことで品質改善できる場合もあるため、品質不良が起こることを抑制できるように、動作条件を設定し直すことが求められている。本実施形態に係る演算装置３８によると、部材状態と工具状態とを検出することで、どのような接合状態の不良が起きているか、すなわちどのような品質異常が起きているかを検出することが可能となるため、部材状態と工具状態とに基づき変更情報を生成することで、製造装置１０が、品質不良の発生を抑制できる動作条件を適切に設定することが可能となる。また、同じ品質異常であっても異なる原因で起きている場合もある。それに対し、本実施形態に係る演算装置３８によると、部材状態と工具状態とを検出することで、接合状態の不良、すなわち品質異常の原因を高精度に認識することが可能となり、品質不良の抑制により適切に寄与できる。
また、検出部５２は、製造装置１０による接合中に、部材状態を検出する。変更情報生成部５６は、検出部５２が検出した接合中の部材状態に基づき、接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成する。品質異常は、部材Ｔの内部構造に起因する場合がある。この場合、接合が終了して内部構造を解析することで品質異常を検出して、動作条件をし直すことも可能である。しかし、動作条件の変更を決定するために時間を要して、接合の歩留りが悪くなる。それに対し、本実施形態に係る演算装置３８は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中に、部材状態、すなわち部材Ｔの品質異常を検出して、接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成する。制御装置３０は、この変更情報により、接合中に動作条件を変更できるため、動作条件を変更するまでの時間を短縮することが可能となり、接合の歩留りを改善できる。
また、変更情報生成部５６は、検出部５２が検出した接合中の部材状態に基づき、検出部５２が部材状態を検出した際の接合が終了して次に接合する際の、動作条件を変更するための変更情報を生成する。本実施形態に係る演算装置３８は、このように次回の接合の動作条件を変更するための変更情報を生成することで、例えば接合中は品質異常として判断されずに動作条件を変更しなかった場合においても、品質不良が生じる予兆を検知して、次回の接合において品質不良が発生することを抑制できる。
また、検出部５２は、製造装置１０による接合中の部材状態の検出結果が異常であるかを判断し、異常である場合に、工具状態を検出する。本実施形態に係る演算装置３８は、部材状態の検出結果が異常である場合に工具状態を検出することで、品質異常の原因をより正確に特定することができる。
また、接合状態判定部５４は、検出部５２による部材状態と工具状態との検出結果に基づき、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合状態が不良かを判定する。本実施形態に係る演算装置３８は、接合状態の不良を判定することで、同じ品質不良であっても異なる原因で起きている場合などにおいても、品質不良の原因を高精度に認識することが可能となり、品質改善により適切に寄与できる。
接合状態判定部５４は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混ぜ合わせ状態、部材Ｔへの入熱量、及び、部材Ｔへの入熱位置の、少なくとも１つを、接合状態として判定する。本実施形態に係る演算装置３８は、混ぜ合わせ状態、入熱量、及び入熱位置などを接合状態として判定することで、品質異常の原因を高精度に認識することが可能となり、品質改善により適切に寄与できる。
変更情報生成部５６は、工具１８の回転数、工具１８の送り速度、部材Ｔへの工具１８の挿入量、及び、部材Ｔに対する工具の移動経路である加工パスの、少なくとも１つを動作条件として、変更情報を生成する。本実施形態に係る演算装置３８は、工具１８の回転数、工具１８の送り速度、工具１８の挿入量、及び加工パスなどを動作条件として変更条件を生成することで、品質不良の抑制を適切に補助できる。
本実施形態に係る演算システム１２は、部材Ｔと工具１８とを撮像する撮像部３４（第１実施形態では第２撮像部３４Ｂ）を有する。検出部５２は、撮像部３４の撮像画像に基づき、部材状態と工具状態とを検出する。演算システム１２は、撮像部３４の撮像画像に基づき部材状態と工具状態とを検出するため、部材状態と工具状態とを高精度に検出して、品質不良の抑制を適切に補助できる。
撮像部３４は、検出領域ＡＲ２（部材Ｔの表面ＴＡと工具１８の表面）の像を撮像する。検出部５２は、検出領域ＡＲ２の像に基づき、部材状態と工具状態とを検出する。検出部５２は、検出領域ＡＲ２の像に基づき、部材状態と工具状態とを検出ことで、部材状態と工具状態とを高精度に検出して、品質不良の抑制を適切に補助できる。
検出部５２は、部材状態として、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの光の反射率が異常であるかを検出し、反射率が異常であると検出した場合に、工具状態として、工具１８の形状を検出する。演算システム１２は、接合部Ｔ３の光の反射率が異常である場合に工具１８の形状を検出するため、接合部Ｔ３の光の反射率と工具１８の形状とに基づき、品質異常の原因を高精度に検出できる。
検出部５２は、工具状態として、工具１８のプローブ２２の溝の寸法と、工具１８の外径とが異常であるかを検出する。変更情報生成部５６は、検出部５２が、溝の寸法が異常であると検出した場合に、工具１８の回転数を上昇させる旨の情報を、変更情報として生成する。変更情報生成部５６は、検出部５２が、工具１８の外径が異常であると検出した場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の情報を、変更情報として生成する。演算システム１２は、接合部Ｔ３の光の反射率が異常であり、かつ溝の寸法が異常である場合に、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０に混ぜ合わせ異常を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
検出部５２は、部材状態として、接合部Ｔ３の周囲のバリＦ２を検出し、バリＦ２を検出した場合に、工具状態として、部材Ｔへの工具１８の挿入量を検出する。演算システム１２は、バリＦ２を検出した場合に、工具１８の挿入量を検出するため、バリＦ２と工具１８の挿入量とに基づき、変更する動作条件を適切に選定できる。
検出部５２は、工具１８の挿入量が異常であるかを検出する。変更情報生成部５６は、検出部５２が、工具１８の挿入量が異常であると検出した場合に、工具１８の挿入量を減少させる旨の情報を、変更情報として生成する。検出部５２が、工具１８の挿入量が異常でないと検出した場合に、変更情報生成部５６は、工具１８の送り速度を上昇させる旨の情報を、変更情報として生成する。演算システム１２は、バリＦ２が検出され、かつ工具１８の挿入量が異常である場合に、工具１８の挿入量を減少させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０に入熱過多を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。演算システム１２は、バリＦ２が検出され、かつ工具１８の挿入量が正常である場合に、工具１８の送り速度を上昇させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０に入熱過多を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
検出部５２は、部材状態として、接合部Ｔ３に形成される開口Ｆ１を検出する。変更情報生成部５６は、検出部５２が開口Ｆ１を検出した場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の情報を、変更情報として生成する。演算システム１２は、開口Ｆ１が検出された場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０に入熱不足を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
検出部５２は、部材状態として、部材Ｔにおける加工パスが、異常であるかを検出する。変更情報生成部５６は、検出部５２が、加工パスが異常であると検出した場合に、加工パスを変更する旨の情報を、変更情報として生成する。変更情報生成部５６は、加工パスの異常を検出した場合に、加工パスを変更させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０に入熱位置不良を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
（変形例）
次に、第１実施形態の変形例について説明する。図２２から図２６は、第１実施形態の変形例を説明する模式図である。まず、図２２の例について説明する。第１実施形態においては、第１撮像部３４Ａは、照射部３２Ａが接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影した光ＬＡＢを、第１波長の光Ｌ１Ａと第２波長の光Ｌ１Ｂとに分離して、光Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂの像をそれぞれ撮像していた。ただし、照射部３２Ａは、必須の構成ではない。例えば、図２２の例に示すように、照射部３２Ａを設けず、第１撮像部３４Ａは、自然光や蛍光灯からの光などにより、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの像を撮像してもよい。この場合、図２２に示すように、第１撮像部３４Ａには、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａで反射された光（自然光や蛍光灯からの光などが、光Ｌ１として入射する。図２２に示す第１撮像部３４Ａは、例えば、レンズ７０よりも接合部Ｔ３側に、フィルタ８２を設ける。フィルタ８２は、光Ｌ１に含まれる波長帯の光のうち、第１波長の光及び第２波長の光のみを透過するバンドパスフィルタである。従って、フィルタ８２は、入射した光Ｌ１のうち、第１波長の光及び第２波長の光を含む光Ｌ１ＡＢを、透過する。フィルタ８２を透過した光Ｌ１ＡＢは、第１実施形態（図８参照）で説明した経路と同様の経路で進行して、第１波長の光Ｌ１Ａと第２波長の光Ｌ１Ｂとに分離されて、撮像素子８０に入射する。なお、フィルタ８２は、レンズ７０に対し、レンズ７０よりも光Ｌ１の進行方向側に配置されていてもよい。なお、図２２の構成に対し、照射部３２Ａを設けてもよい（図８参照）。この場合、照射部３２Ａは、第１波長の光を照射する光源部６０Ａと第２波長の光を照射する光源部６０Ｂの代わりに第１波長と第２波長を含む波長帯域の光を照射する光源（例えば、１つの水銀ランプやキセノンランプ）を用いてもよく、フィルタ８２により第１波長の光と第２波長の光のみを選択的に抽出することができる。なお、第１波長と第２波長を含む波長帯域の光を照射する１つの光源を用いる場合、光合成部６４は不要である。
次に、図２３の例について説明する。第１実施形態及び図２２の例においては、第１撮像部３４Ａは、第１光分離部７２、第２光分離部７４、第１光反射部７６、及び第２光反射部７８を含む波長分離部により光Ｌ１ＡとＬ１Ｂとを空間的に分離して、撮像素子８０に入射させていた。しかし、図２３の例に示すように、第１撮像部３４Ａは、第１光分離部７２、第２光分離部７４、第１光反射部７６、及び第２光反射部７８を設けなくてもよい。この場合、図２３に示すように、第１撮像部３４Ａは、例えば、フィルタ８２Ａ、８２Ｂと、不図示のフィルタターレットと、レンズ７０、７９と、撮像素子８０とを備えていてよい。フィルタ８２Ａは、第１撮像部３４Ａに入射する光Ｌ１のうち、第１波長の光のみを透過するバンドパスフィルタであり、フィルタ８２Ｂは、第１撮像部３４Ａに入射する光Ｌ１のうち、第２波長の光のみを透過するバンドパスフィルタである。第１撮像部３４Ａは、フィルタ８２Ａ、８２Ｂが不図示のフィルタターレットに装着され、光Ｌ１の光路上にフィルタ８２Ａ、８２Ｂの一方のフィルタを選択的に配置させることが可能である。第１撮像部３４Ａは、フィルタ８２Ａを光Ｌ１の光路上に配置する第１フィルタモードと、フィルタ８２Ｂを光Ｌ１の光路上に配置する第２フィルタモードとを、時分割で切り替える。すなわち、第１撮像部３４Ａは、所定時間毎に、第１フィルタモードと第２フィルタモードとを、切り替える。第１フィルタモードにおいては、第１撮像部３４Ａに入射する光Ｌ１は、フィルタ８２Ａにより、第１波長の光Ｌ１Ａが選択され（透過して）、撮像素子８０に入射する。そして、第２フィルタモードにおいては、第１撮像部３４Ａに入射する光Ｌ１は、フィルタ８２Ｂにより、第２波長の光Ｌ１Ｂが選択され（透過して）、撮像素子８０に入射する。そのため、第１撮像部３４Ａは、光Ｌ１Ａによる像と光Ｌ１Ｂによる像とを撮像することが可能となり、反射比率を適切に算出できる。なお、フィルタ８２Ａと、フィルタ８２Ｂと、不図示のフィルタターレットは、第１波長の光と第２波長の光を含む光Ｌ１から第１波長の光Ｌ１Ａと第２波長の光Ｌ１Ｂを分離することから、波長分離部と言える。この波長分離部は、撮像素子８０の受光面に入射する光の波長を第１波長と第２波長とに時間的に分離する。
次に、図２４Ａの例について説明する。図２４Ａの例では、第１撮像部３４Ａは、第１光分離部７２、第２光分離部７４、第１光反射部７６、及び第２光反射部７８を設けず、さらにフィルタ８２も設けない。すなわち、図２４Ａの例では、第１撮像部３４Ａは、レンズ７０、７９と、撮像素子８０とを備える。一方、図２４Ａの例では、照射部３２Ａは、光源部６０と、フィルタ８４Ａ、８４Ｂと、不図示のフィルタターレットと、レンズ６２と、光拡散部６６と、レンズ６８とを備える。光源部６０は、第１波長と第２波長を含む波長帯域の光Ｌを出射する。例えば、光源部６０は、既存のランプ（水銀ランプやキセノンランプ）やＳＬＤ（スーパールミネッセンスダイオード）などの広帯域の光を出射する１つの光源である。フィルタ８４Ａは、光源部６０から出射される光Ｌのうち、第１波長の光のみを透過するバンドパスフィルタであり、フィルタ８４Ｂは、光源部６０から出射される光Ｌのうち、第２波長の光のみを透過するバンドパスフィルタである。照射部３２Ａは、フィルタ８４Ａ、８４Ｂが不図示のフィルタターレットに装着され、光Ｌの光路上に選択的に配置させることが可能である。照射部３２Ａは、フィルタ８４Ａを光Ｌ１の光路上に配置する第１フィルタモードと、フィルタ８４Ｂを光Ｌ１の光路上に配置する第２フィルタモードとを、時分割で切り替える。すなわち、照射部３２Ａは、所定時間毎に、第１フィルタモードと第２フィルタモードとを、切り替える。第１フィルタモードにおいては、光源部６０から出射された光Ｌは、フィルタ８４Ａにより、第１波長の光ＬＡが選択され（透過して）、光拡散部６６とレンズ６８とを通って、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影される。第１フィルタモードにおいては、第１撮像部３４Ａは、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影された光ＬＡである光Ｌ１Ａが入射して、撮像素子８０で光Ｌ１Ａによる像を撮像する。第２フィルタモードにおいては、光源部６０から出射された光Ｌは、フィルタ８４Ｂに入射して、第２波長の光ＬＢが透過して、光拡散部６６とレンズ６８とを通って、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影される。第２フィルタモードにおいては、第１撮像部３４Ａは、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影された光ＬＢである光Ｌ１Ｂが入射して、撮像素子８０で光Ｌ１Ｂによる像を撮像する。そのため、第１撮像部３４Ａは、光Ｌ１Ａによる像と光Ｌ１Ｂによる像とを撮像することが可能となり、反射比率を適切に算出できる。なお、フィルタ８４Ａと、フィルタ８４Ｂと、不図示のフィルタターレットは、第１波長の光と第２波長の光を含む光Ｌから第１波長の光ＬＡと第２波長の光ＬＢを分離することから、波長分離部と言える。この波長分離部は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影する光の波長（言い換えれば、撮像素子８０の受光面に入射する光の波長）を第１波長と第２波長とに時間的に分離する。
次に、図２４Ｂの例について説明する。第１実施形態においては、第１撮像部３４Ａが、互いに波長の異なる光による像（光Ｌ１Ａによる像と光Ｌ１Ｂによる像）を撮像して反射比率を算出していたが、図２４Ｂに示すように、第１撮像部３４Ａは、１種類の波長の光による像を撮像するものであってよい。図２４Ｂの例では、照射部３２Ａは、光源部６０と、フィルタ８４Ａと、レンズ６２と、光拡散部６６と、レンズ６８とを備える。光源部６０から出射された光Ｌは、フィルタ８４Ａにより、第１波長の光ＬＡが選択されて（透過して）、光拡散部６６とレンズ６８とを通って、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影される。また、図２４Ｂの例では、第１撮像部３４Ａは、レンズ７０、７９と、撮像素子８０とを備える。第１撮像部３４Ａは、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに投影された光ＬＡである光Ｌ１Ａが入射して、撮像素子８０で光Ｌ１Ａによる像を撮像する。検出部５２は、第１撮像部３４Ａが撮像した光Ｌ１Ａの像の画像データＰＡから、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａにおける第１波長の光の反射率を、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの反射率として検出する。そして、検出部５２は、検出した反射率と基準反射率との差分を算出し、検出した反射率と基準反射率との差分が所定値以上となる単位領域の数が、第１反射率閾値以上であれば、反射率が異常であると判断する。なお、基準反射率は、任意に設定してよいが、例えば、品質異常の対象となる反射率の異常が検出される可能性が高くなる閾値として設定してよい。なお、照射部３２Ａは、第１波長以外の任意の波長の光を投影して、第１撮像部３４Ａは、任意の波長の光による像を撮像してよい。
また、第１実施形態においては、図７に示すように、第２撮像部３４Ｂの検出領域ＡＲ２は、照射部３２Ａの照射領域ＡＲ０及び第１撮像部３４Ａの検出領域ＡＲ１に、少なくとも一部が重畳している。しかし、第２撮像部３４Ｂの検出領域ＡＲ２は、照射部３２Ａの照射領域ＡＲ０及び第１撮像部３４Ａの検出領域ＡＲ１と重畳しなくてもよい。検出領域ＡＲ２を照射領域ＡＲ０に重畳させないことで、第２撮像部３４Ｂには、照射領域ＡＲ０からの光Ｌ１ＡＢがほぼ入射しない。この場合、第２撮像部３４Ｂは、光Ｌ１ＡＢの成分の光（第１波長と第２波長の光）を吸収するフィルタ９２（図１１参照）を設けなくてもよい。
また、第１実施形態では、第２撮像部３４Ｂが撮像する検出領域ＡＲ２に可視光を照射する照射部は設けられておらず、第２撮像部３４Ｂは、自然光や蛍光灯などの光により検出領域ＡＲ２の像を撮像していた。ただし、検出領域ＡＲ２に可視光等の光Ｌ２ａを投影する照射部３２Ｂを設けてもよい。照射部３２Ｂは、光Ｌ２ａを、検出領域ＡＲ２に向けて照射する。この場合、照射部３２Ｂが照射する光の波長は、第１波長及び第２波長とは異なる波長とする。第２撮像部３４Ｂは、照射部３２Ｂから照射されて検出領域ＡＲ２で反射した光Ｌ２と照射部３２Ａから照射されて検出領域ＡＲ２で反射した光（つまり、光Ｌ１Ａ及び光Ｌ１Ｂ）とを重ね合わせた光である光Ｌ２ＡＢを、受光する。第２撮像部３４Ｂは、例えばフィルタにより光Ｌ２ＡＢから光Ｌ１Ａ及び光Ｌ１Ｂの成分を吸収して、検出領域ＡＲ２で反射した光Ｌ２による像を撮像する。照射部３２Ａ、３２Ｂを区別しない場合に照射部３２と記載すると、演算システム１２は、部材Ｔの表面ＴＡと工具１８の表面とに、光（投影光）を投影する照射部３２を備えるといえる。撮像部３４は、照射部３２により光が投影された部材Ｔの表面ＴＡと工具１８の表面との像を、撮像する。
次に、図２５及び図２６の例について説明する。第１実施形態では、複数の撮像部（ここでは第１撮像部３４Ａと第２撮像部３４Ｂとの２つ）が設けられていたが、例えば図２５に示すように、１つの撮像部３４のみを設けてもよい。図２５の撮像部３４は、撮像領域Ｒ２の範囲、すなわち検出領域ＡＲ２の範囲で撮像を行う。照射部３２Ａの照射領域ＡＲ０（照射部３２Ａの領域Ｒ０）と、検出領域ＡＲ２（撮像部３４の撮像領域Ｒ２）とは、重畳する。図２６に示すように、図２５の撮像部３４は、第１実施形態の第１撮像部３４Ａと同様に、レンズ７０と、第１光分離部７２と、第２光分離部７４と、第１光反射部７６と、第２光反射部７８と、レンズ７９と、撮像素子８０とを備える。照射部３２Ａから出射された光ＬＡＢは、部材Ｔの照射領域ＡＲ０、すなわち部材Ｔの検出領域ＡＲ２に投影される。撮像部３４には、検出領域ＡＲ２で反射された光Ｌ１ＡＢが入射する。光Ｌ１ＡＢのうちの第２波長の光Ｌ１Ｂは、第１光分離部７２を透過して、撮像素子８０の受光面８０Ｂに入射する。一方、光Ｌ１ＡＢのうちの第１波長の光Ｌ１Ａは、第１光分離部７２で反射され、撮像素子８０の受光面８０Ａに入射する。撮像素子８０は、受光面８０Ａに入射した光Ｌ１Ａによる像と、受光面８０Ｂに入射した光Ｌ１Ｂによる像とを、撮像する。検出部５２は、撮像部３４が撮像した光Ｌ１Ａによる像と光Ｌ１Ｂによる像とから、検出領域ＡＲ１における反射率の異常を検出する。
また、検出部５２は、撮像部３４が撮像した光Ｌ１Ａと光Ｌ１Ｂによる像との少なくとも１つに基づき、すなわち、光Ｌ１Ａによる検出領域ＡＲ２の像のデータである画像データと、光Ｌ１Ｂによる検出領域ＡＲ２の像のデータである画像データとの少なくとも１つに基づき、反射率の異常以外の部材状態、ここでは開口Ｆ１、バリＦ２、及び加工パスを、検出する。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る製造システム１ａの演算システム１２ａは、検出部５２が、少なくとも一部の部材状態として、部材Ｔの内部の状態を検出する点で、第１実施形態と異なる。第２実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
図２７は、第２実施形態に係る製造システムの模式図である。第２実施形態に係る演算システム１２ａは、照射部３２Ａａと、撮像部３４としての第１撮像部３４Ａａ及び第２撮像部３４Ｂａと、演算装置３８とを備える。第２実施形態に係る演算システム１２ａは、照射部３２Ａａによって部材Ｔに光Ｌａを照射させて部材Ｔを加熱し、部材Ｔから放射される赤外線である光Ｌ１ａによる像を、第１撮像部３４Ａａに撮像させる。第２実施形態に係る検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが撮像した光Ｌ１ａによる像に基づき、部材Ｔの内部の状態を、部材状態として検出する。第２実施形態に係る演算システム１２ａは、アクティブサーモグラフィにより、部材Ｔの内部の状態を検出するといえる。以下、具体的に説明する。
図２８は、第２実施形態に係る照射部及び撮像部を説明する模式図である。図２８に示すように、照射部３２Ａａは、部材Ｔの照射領域ＡＲ０（表面ＴＡ）に光Ｌａを照射する。照射部３２Ａａは、時間経過に応じて光Ｌａの強度が周期的に変化するように、照射領域ＡＲ０に光Ｌａを照射する。部材Ｔは、光Ｌａが照射されることで表面ＴＡが加熱され、表面ＴＡから部材Ｔの内部へ熱が伝わっていく。加熱された表面ＴＡからは、赤外線である光Ｌ１ａが放射される。光Ｌ１ａの強度は、部材Ｔの表面ＴＡの温度に応じて変化する。従って、部材Ｔからの光Ｌ１ａの強度は、照射部３２Ａａからの光Ｌａの強度に応じて変化する。なお、光Ｌａは、本実施形態ではレーザ光であるが、レーザ光に限られずハロゲンランプなどの任意の光であってよい。また、照射部３２Ａａは、部材Ｔを加熱可能であれば、光を照射することに限られず、例えば、部材Ｔに光以外の電磁波を照射してもよいし、部材Ｔに超音波を照射してもよいし、部材Ｔに渦電流を印加してもよい。すなわち、照射部３２Ａａは、任意方法で部材Ｔを加熱する加熱部であってよいといえる。
第１撮像部３４Ａａは、光Ｌａ１を検出して光Ｌａ１による像を撮像可能な装置であり、本実施形態では赤外線撮像素子である。第１撮像部３４Ａａの撮像範囲である撮像領域Ｒ１ａは、部材Ｔの表面ＴＡの少なくとも一部の領域に重なり、より具体的には、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａの少なくとも一部の領域と、第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａの少なくとも一部の領域と、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの少なくとも一部の領域とに、重なる。部材Ｔの表面ＴＡにおいて撮像領域Ｒ１ａと重なる領域を、検出領域ＡＲ１ａとすると、第１撮像部３４Ａａは、検出領域ＡＲ１ａの像を、撮像する。検出領域ＡＲ１ａは、照射部３２Ａによって光Ｌａが照射される照射領域ＡＲ０に重畳する。そのため、検出領域ＡＲ１ａからは、赤外線である光Ｌ１ａが放射される。第１撮像部３４Ａａは、検出領域ＡＲ１ａから放射される光Ｌ１ａによる像を、撮像するといえる。
また、第２撮像部３４Ｂａによる撮像範囲である撮像領域Ｒ２ａは、工具１８の表面の少なくとも一部の領域に重なる。工具１８の表面において撮像領域Ｒ２ａと重なる領域を、検出領域ＡＲ２ａとすると、第２撮像部３４Ｂａは、検出領域ＡＲ２ａの像を、撮像する。
照射部３２Ａａと第１撮像部３４Ａａとの構成の一例を説明する。図２９は、第２実施形態に係る照射部及び第１撮像部の模式図である。図２９に示すように、照射部３２Ａａは、光源部６０ａと、レンズ６２ａ、６８ａとを備える。光源部６０ａは、光Ｌａを照射する光源である。光源部６０ａは、時間経過に応じて強度が周期的に変化するように、光Ｌａを照射する。光源部６０ａから照射された光Ｌａは、レンズ６２ａにおいて光Ｌａの光束径（つまり、レーザ光の光束径）が拡大される。レンズ６２ａからの光Ｌａは、レンズ６８ａにおいてコリメートされて、部材Ｔの照射領域ＡＲ０、すなわち検出領域ＡＲ１ａに照射される。
第１撮像部３４Ａａは、レンズ７９ａと撮像素子８０ａとを備える。検出領域ＡＲ１ａから放射される光Ｌ１ａは、レンズ７９ａで集光されて、撮像素子８０ａの受光面に入射する。撮像素子８０ａの受光面は、検出領域ＡＲ１ａと共役な関係となっている。撮像素子８０ａは、本実施形態では赤外線撮像素子であり、光Ｌ１ａを受光して光Ｌ１ａの強度を検出する画素が、撮像素子８０ａの受光面にマトリクス状に並んでいる。そのため、撮像素子８０ａは、検出領域ＡＲ１ａから放射された光Ｌ１ａによる像を撮像可能である。
次に、第２実施形態に係る検出部５２について説明する。第２実施形態に係る検出部５２は、部材状態として、部材Ｔの内部の空孔と、接合部Ｔ３に形成される開口Ｆ１と、接合部Ｔ３の周囲に形成されるバリＦ２と、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みと、を検出する。
部材Ｔの内部の状態としての、部材Ｔの内部の空孔の検出について説明する。ここでの空孔とは、表面には開口していない閉空孔を指し、ボイドと言い換えてもよい。空孔が形成されると、部材Ｔがその空孔を起点として破断してしまうなど、接合強度が低下する。検出部５２は、第１撮像部３４Ａａによって撮像された、検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａによる像に基づき、言い換えれば、第１撮像部３４Ａａの画像データＰａに基づき、部材Ｔの内部の空孔、より具体的には接合部Ｔ３の内部の空孔を検出する。画像データＰａとは、撮像素子８０ａの画素毎の輝度値のデータを指し、検出領域ＡＲ１ａ内の単位領域毎の、光Ｌ１ａの強度の値のデータであるといえる。
ここで、検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａの強度について説明する。図３０及び図３１は、検出領域からの光の強度を説明するためのグラフである。図３０は、部材Ｔの内部に空孔が形成されていない場合の例を説明している。図３０の（Ａ）の横軸は時間であり、縦軸は、照射部３２Ａａからの光Ｌａの強度、又は、部材Ｔの表面ＴＡ（検出領域ＡＲ１ａ）から放射される光Ｌ１ａの強度である。図３０の（Ａ）に示すように、時刻ｔＡに、部材Ｔの表面ＴＡに強度ＩｎＡの光Ｌａを照射したと仮定すると、検出領域ＡＲ１ａから放射される光Ｌ１ａの強度は、時間経過に伴い、波形ＩＡに示すように変化する。具体的には、表面ＴＡの温度は、時刻ｔＡで強度ＩｎＡの光Ｌａが照射されることにより、時刻ｔＡの直後に、大きく上昇する。そして、表面ＴＡの熱が、部材Ｔの内部に徐々に伝わることにより、表面ＴＡの温度ＨＡは、時間経過に応じて徐々に低下する。表面ＴＡの熱が、部材Ｔの表面ＴＡと反対側の表面である底面まで伝わると、底面に伝わった熱は、底面で反射されて、底面からの熱は、表面ＴＡに向けて伝わる。そのため、底面からの伝熱が表面ＴＡに到達して、表面ＴＡの温度ＨＡが一旦上昇する。その後、表面ＴＡの温度ＨＡは再度低下してゆく。検出領域ＡＲ１ａから放射される光Ｌ１ａの強度は、検出領域ＡＲ１ａ（部材Ｔの表面ＴＡ）の温度に比例する（つまり、光Ｌ１ａの強度は、検出領域ＡＲ１ａにおける温度を示す）。そのため、時刻ｔＡで強度ＩｎＡの光Ｌａが照射された場合、検出領域ＡＲ１ａ（表面ＴＡ）の温度に比例する検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａの強度は、波形ＩＡに示すように、時刻ｔＡの直後に大きく上昇し、時間経過に応じて徐々に低下し、底面からの伝熱が表面ＴＡに到達したタイミングで一旦上昇し、その後再度低下する波形となる。すなわち、検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａの強度の波形ＩＡは、強度ＩｎＡの光Ｌａの照射直後における昇温によるピークＱ１と、ピークＱ１よりも遅れた時刻における、底面からの伝熱に起因するピークＱ２とを含むように、時間経過に応じて変化する。
本実施形態においては、図３０の（Ａ）のように時刻ｔＡで強度ＩｎＡの光Ｌａを１回照射するわけでなく、部材Ｔの表面ＴＡに、強度が時間経過に応じて周期的に変化するように、連続的に光Ｌａが照射される。図３０の（Ｂ）に示すように、光Ｌａの強度が波形Ｉｎに示すように変化した場合、表面ＴＡの温度も、光Ｌａの強度の時間経過に伴う変化に応じて、周期的に変化する。そして、表面ＴＡからの光Ｌ１ａの強度の時間経過に従った波形Ｉも、表面ＴＡの時間経過に伴う変化に応じて、すなわち光Ｌａの強度の時間経過に伴う変化に応じて、周期的に変化する。表面ＴＡからの光Ｌ１ａの強度の波形Ｉは、光Ｌａの照射直後の昇温による温度変化を示す波形Ｉ１（ピークＱ１に対応する波形）と、底面から表面ＴＡへの伝熱に起因する温度変化を示す波形Ｉ２（ピークＱ２に対応する波形）とを、合成した波形となる。波形Ｉ１は、光Ｌａの強度が波形Ｉｎに示すように変化しているため、波形Ｉｎに対応した波形（図３０の例では正弦波）となる。そのため、波形Ｉ１は、波形Ｉｎと同一の周期となる。また、波形Ｉ２は、部材Ｔの表面ＴＡからの熱が部材Ｔの底面に伝わり、部材Ｔの底面から表面ＴＡに戻ってきた熱に起因する温度変化である。そのため、波形Ｉ２は、表面ＴＡの熱が表面ＴＡから部材Ｔの底面までの往復の伝熱にかかる時間の分、波形Ｉ１に対して、位相が遅れた波形となり、周期はほぼ同一となる。なお、実際には部材Ｔの底面からの伝熱量は小さい傾向にあるため、波形Ｉは、波形Ｉ１とほぼ同一となる場合もある。
図３１は、部材Ｔの内部に空孔が形成されている場合の例を説明している。図３１の（Ａ）に示すように、時刻ｔＡに、部材Ｔの表面ＴＡに強度ＩｎＡの光Ｌａを照射したと仮定すると、表面ＴＡからの光Ｌ１ａの強度は、時間経過に伴い、波形ＩＢに示すように変化する。具体的には、表面ＴＡの温度は、時刻ｔＡで強度ＩｎＡの光Ｌａが照射されることにより、時刻ｔＡの直後に、大きく上昇する。そして、表面ＴＡの熱が、部材Ｔの内部に徐々に伝わることにより、表面ＴＡの温度は、時間経過に応じて徐々に低下する。そして、表面ＴＡから部材Ｔの内部に伝わる熱が空孔まで到達すると、空孔に伝わった熱が、空孔と部材Ｔとの界面で反射され、空孔と部材Ｔとの界面からの熱が、表面ＴＡに向けて伝わる。そのため、空孔と部材Ｔとの界面からの熱が表面ＴＡに到達して、表面ＴＡの温度が一旦上昇する。その後、表面ＴＡの温度は再度低下してゆき、その後の部材Ｔの底面からの伝熱により、再度温度が上昇し、その後低下する。そのため、表面ＴＡの温度に比例する表面ＴＡからの光Ｌ１ａの強度（つまり、表面ＴＡの温度を示す光Ｌ１ａの強度）の波形ＩＢは、強度ＩｎＡの光Ｌａの照射直後における昇温によるピークＱ１と、ピークＱ１よりも遅れた時刻における、空孔と部材Ｔとの界面からの伝熱に起因するピークＱ３と、ピークＱ３よりも遅れた時刻における、底面からの伝熱に起因するピークＱ２とを含むように、時間経過に応じて変化する。
図３１の（Ｂ）に示すように、部材Ｔの内部に空孔が形成されている場合において、光Ｌａの強度が波形Ｉｎに示すように変化した場合、時間経過に従った表面ＴＡからの光Ｌ１ａの強度変化の波形Ｉａも、強度が時間経過に応じて周期的に変化する。表面ＴＡからの光Ｌ１ａの強度変化の波形Ｉａは、光Ｌａの照射直後の昇温による温度変化を示す波形Ｉ１（ピークＱ１に対応する波形）と、表面ＴＡから部材Ｔの底面までの往復の伝熱に起因する温度変化を示す波形Ｉ２（ピークＱ２に対応する波形）と、表面ＴＡから空孔と部材Ｔとの界面までの往復の伝熱に起因する温度変化を示す波形Ｉ３（ピークＱ３に対応する波形）とを、合成した波形となる。波形Ｉ３は、表面ＴＡからの熱が空孔と部材Ｔとの界面に伝わり、空孔と部材Ｔとの界面から表面ＴＡに戻ってきた熱に起因する温度変化である。そのため、波形Ｉ３は、表面ＴＡの熱が表面ＴＡから空孔と部材Ｔとの界面までの往復の伝熱にかかる時間の分、波形Ｉ１に対して、位相が遅れた波形となり、周期はほぼ同一となる。波形Ｉ３は、波形Ｉ１に対して、位相が遅れ、振幅が小さい。一方、波形Ｉ３は、波形Ｉ２に対しては、位相が進み、振幅が大きい。
このように、部材Ｔに空孔が形成されている場合の、検出領域ＡＲ１ａ（部材Ｔの表面ＴＡ）の光Ｌ１ａの強度の波形Ｉａは、波形Ｉ３が合成される分、部材Ｔに空孔が形成されてない場合の検出領域ＡＲ１ａの光Ｌ１ａの強度の波形Ｉとは、異なる。例えば、波形Ｉａは、波形Ｉに対して、位相及び振幅の少なくとも一方が異なり、より詳しくは、波形Ｉに対して位相が遅れて、振幅が大きくなっている。従って、検出部５２は、検出領域ＡＲ１ａの光Ｌ１ａの強度を時間毎に検出して、検出領域ＡＲ１ａの光Ｌ１ａの強度の波形を算出する。検出部５２は、算出した検出領域ＡＲ１ａの光Ｌ１ａの強度の波形を、例えば部材Ｔに空孔が形成されてない場合の波形Ｉと比較することで、部材Ｔに空孔が形成されているかを検出する。
検出部５２による具体的な空孔の検出方法を、以下で説明する。図３２は、第２実施形態に係る空孔の検出方法を説明するフローチャートである。図３２に示すように、検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが検出した検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａの強度のデータである画像データＰａ１を取得する（ステップＳ１２０）。画像データＰａ１は、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３と重畳する領域からの光Ｌ１ａの強度のデータであり、より詳しくは、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３と重畳する領域に対応する画素が検出した光Ｌ１ａの強度のデータである。空孔は、接合部Ｔ３の内部に形成されるため、検出部５２は、検出領域ＡＲ１ａの画像データＰａのうちの、接合部Ｔ３と重畳する領域からの光Ｌ１ａの強度のデータを、画像データＰａ１として取得するといえる。照射部３２Ａａは、時間経過に応じて周期的に変化するように光Ｌａを照射し、第１撮像部３４Ａａは、所定時間毎に画像データＰａを取得している。検出部５２は、第１撮像部３４Ａａから、所定時間毎に生成した画像データＰａ１を取得して、光Ｌ１ａの強度の波形情報を、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３と重畳する領域に対応する画素毎に検出する（ステップＳ１２２）。具体的には、検出領域ＡＲ１からの光Ｌ１ａの強度を時間毎にプロットし、フィッティングして求めた光Ｌ１ａの強度の波形を、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３と重畳する領域に対応する画素毎に生成して、その波形の情報を、光Ｌ１ａの強度の波形情報として検出する。検出部５２は、光Ｌ１ａの強度の波形の振幅と、光Ｌ１ａの強度の波形の位相との少なくとも１つを、波形情報としてよい。なお、波形情報は、光Ｌ１ａの強度の波形の振幅や位相に限られず、時間毎の光Ｌ１ａの強度などでもよい。
波形情報を検出したら、検出部５２は、画素毎に、波形情報が、予め設定された基準波形範囲の範囲外にあるかを判断する。基準波形範囲の値は、任意に設定してよいが、例えば品質異常となる空孔が形成されてない場合の波形情報の数値範囲として、予め設定されてよい。検出部５２は、波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素の数が、予め定めた閾値（以降、第１波形閾値と記載する）以上であるかを判断する（ステップＳ１２４）。ここでの第１波形閾値は、任意に設定してよいが、例えば波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素の数が第１波形閾値以上となった場合に、空孔が形成される可能性が高くなることを基準として設定してよい。
波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素の数が、第１波形閾値以上である場合（ステップＳ１２４；Ｙｅｓ）、検出部５２は、検出領域ＡＲ１ａ（接合部Ｔ３）に空孔が形成されていると判断する（ステップＳ１２６）。一方、波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素の数が、第１波形閾値以上でない場合（ステップＳ１２４；Ｎｏ）、検出部５２は、検出領域ＡＲ１ａ（ここでは接合部Ｔ３）に空孔が形成されていないと判断する（ステップＳ１２８）。なお、本実施形態では、このように、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３と重畳する領域からの光Ｌ１ａの強度のデータ（画像データＰａ１）に基づき、空孔を検出する。ただし、検出部５２は、光Ｌ１ａが検出できる領域からの光Ｌ１ａの強度のデータを用いて空孔を検出すればよく、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３と重畳する領域からの光Ｌ１ａの強度のデータを用いることに限られない。
次に、部材Ｔの内部の状態としての、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物の厚みの検出について説明する。以下、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との金属間化合物を、化合物Ｆ３と記載する。検出部５２は、第１撮像部３４Ａａによって撮像された、検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａによる像に基づき、言い換えれば、第１撮像部３４Ａａの画像データＰａに基づき、化合物Ｆ３を検出する。
図３３は、部材における伝熱を説明する模式図である。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは熱容量が異なる場合があり、以降では、一例として、第１部材Ｔ１の熱容量が第２部材Ｔ２の熱容量よりも小さいことを例にして説明する。ここで、熱容量は比熱と質量の積である。以降では、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との体積は等しいことを前提として、上述の通り、第１部材Ｔ１がアルミ、第２部材Ｔ２が鉄とする。この場合、アルミは鉄の約２倍の比熱であり、アルミは鉄の約１／３倍の質量であるため、第１部材Ｔ１は、第２部材Ｔ２よりも熱容量が小さくなる。第１部材Ｔ１は、第２部材Ｔ２よりも熱容量が小さいため、光Ｌａの照射による温度上昇の度合いが、第２部材Ｔ２の温度上昇の度合いよりも大きい（つまり、光Ｌａにより同じ熱量を付与した場合、第１部材Ｔ１の方が温まりやすい）。そのため、光Ｌａが照射された場合に、第２部材Ｔ２よりも第１部材Ｔ１が高温となり、第１部材Ｔ１の熱は、接合部Ｔ３を経て、第１部材Ｔ１より低温の第２部材Ｔ２に伝わる。ここで、接合部Ｔ３内に化合物Ｆ３が形成されていると、第１部材Ｔ１の熱は、化合物Ｆ３を経て第２部材Ｔ２に伝わることになる。化合物Ｆ３の熱伝導率は、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、及び接合部Ｔ３の化合物Ｆ３が形成されていない箇所の熱伝導率と、異なる。従って、図３３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１部材Ｔ１から第２部材Ｔ２に伝わる熱の伝達速度（伝達量）は、化合物Ｆ３の厚みに応じて異なる。なお、ここでは、一例として、化合物Ｆ３の熱伝導率が、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、及び接合部Ｔ３の化合物Ｆ３の形成されていない箇所の熱伝導率よりも小さいことを例にして説明しているため、図３３は、化合物Ｆ３の厚みが厚いほうが、第１部材Ｔ１から第２部材Ｔ２に伝わる熱の伝達速度（伝達量）が大きくなっている。ただし、化合物Ｆ３の熱伝導率が、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、及び接合部Ｔ３の化合物Ｆ３の形成されていない箇所の熱伝導率よりも大きい場合、化合物Ｆ３の厚みが薄いほうが、第１部材Ｔ１から第２部材Ｔ２に伝わる熱の伝達速度及び伝達量の少なくとも一方が大きくなる。
図３４Ａ及び図３４Ｂは、検出領域からの光の強度を説明するためのグラフである。図３４Ａ及び図３４Ｂは、照射部３２Ａａから部材Ｔの照射領域ＡＲ０に光Ｌａを照射した場合における、第２部材Ｔ２（第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とのうち熱容量が小さい方の部材）の表面Ｔ２Ａの温度と、表面Ｔ２Ａからの光Ｌ１ａの強度を示している。図３４Ａは、後述する図３４Ｂの例よりも化合物Ｆ３の厚みが薄い場合の例を示している。図３４Ａの（Ａ）に示すように、時刻ｔＡに、照射領域ＡＲ０に強度ＩｎＡの光Ｌａを照射したと仮定すると、表面Ｔ２Ａから放射される光Ｌ１ａの強度は、時間経過に伴い、波形ＩＣに示すように変化する。具体的には、表面Ｔ２Ａの温度は、時刻ｔＡで強度ＩｎＡの光Ｌａが照射されることにより、時刻ｔＡの直後に、大きく上昇する。そして、表面Ｔ２Ａの熱が、第２部材Ｔ２の内部に徐々に伝わることにより、表面Ｔ２Ａの温度は、時間経過に応じて徐々に低下する。さらに、第２部材Ｔ２には、第１部材Ｔ１からの熱が、化合物Ｆ３を経て伝わってくる。第１部材Ｔ１からの熱は、第１部材Ｔ１から化合物Ｆ３を経て第２部材Ｔ２への伝熱時間の分、時刻ｔＡよりも後に第２部材Ｔ２に到達する。従って、表面Ｔ２Ａの温度は、第１部材Ｔ１からの熱により一旦上昇して、再度低下してゆく。その後、第２部材Ｔ２の底面からの伝熱が表面Ｔ２Ａに到達して、表面Ｔ２Ａの温度が一旦上昇して、再度低下してゆく。そのため、表面Ｔ２Ａの温度に比例する表面Ｔ２Ａから放射される光Ｌ１ａの強度（つまり、表面Ｔ２Ａの温度を示す光Ｌ１ａの強度）は、強度ＩｎＡの光Ｌａの照射直後における昇温によるピークＱ１と、ピークＱ１よりも遅れた時刻における、第１部材Ｔ１から化合物Ｆ３を経た伝熱に起因するピークＱ４と、ピークＱ４よりも遅れた時刻における、底面からの伝熱に起因するピークＱ２とを含むように、時間経過に応じて変化する。なお、ここでは第２部材Ｔ２の底面からの熱が、第１部材Ｔ１からの熱より遅く伝わるとして説明しているが、それに限られず、第２部材Ｔ２の底面からの熱が、第１部材Ｔ１からの熱より早く伝わってもよいし、第１部材Ｔ１からの熱と同じタイミングで伝わってもよい。
本実施形態においては、部材Ｔの照射領域ＡＲ０に、強度が時間経過に応じて周期的に変化するように、光Ｌａが照射される。図３４Ａの（Ｂ）に示すように、光Ｌａの強度が波形Ｉｎに示すように変化した場合、表面Ｔ２Ａからの光Ｌ１ａの時間経過に従った波形Ｉｃも、強度が時間経過に応じて周期的に変化する。波形Ｉｃは、光Ｌａの照射直後の昇温による温度変化を示す波形Ｉ１（ピークＱ１に対応する波形）と、第１部材Ｔ１から化合物Ｆ３を経た伝熱に起因する温度変化を示す波形Ｉ４（ピークＱ４に対応する波形）と、底面から表面Ｔ２Ａへの伝熱に起因する温度変化を示す波形Ｉ２（ピークＱ２に対応する波形）とを、合成した波形となる。波形Ｉ４は、第１部材Ｔ１からの熱が化合物Ｆ３を経て第２部材Ｔ２に到達した熱に起因する光Ｌ１ａの強度波形である。そのため、波形Ｉ４は、光Ｌａの照射直後の昇温による温度変化を示す波形Ｉ１に対して、第１部材Ｔ１からの伝熱時間の分、位相が遅れた波形となり、周期はほぼ同一となる。ここでは、波形Ｉ４は、波形Ｉ１に対して、位相が遅れ、振幅が小さい。一方、波形Ｉ４は、波形Ｉ２に対しては、位相が進み振幅が大きいが、それに限られず、波形Ｉ２に対して位相が同じ又は遅れていてもよいし、振幅も同じ又は小さくてもよい。
図３４Ｂは、図３４Ａの例よりも、化合物Ｆ３の厚みが厚い場合の例を示している。化合物Ｆ３の厚みが厚いと、本説明の例では、第１部材Ｔ１から第２部材Ｔ２に伝わる熱の伝達速度及び伝達量が小さくなる。そのため、第１部材Ｔ１からの熱は、図３４Ａの例よりも遅れて、第２部材Ｔ２に到達する。そのため、図３４Ｂの（Ａ）に示す第１部材Ｔ１から化合物Ｆ３を経た伝熱に起因する表面Ｔ２Ａからの光Ｌ１ａの強度のピークＱ４ａの大きさは、図３４Ａの（Ａ）に示すピークＱ４の大きさより小さくなる。そして、図３４Ｂの（Ａ）での時刻ｔＡからピークＱ４ａが観測されるまでの間の時間は、図３４Ａの（Ａ）での時刻ｔＡからピークＱ４が観測されるまでの間の時間よりも、長くなる。
本実施形態においては、部材Ｔの照射領域ＡＲ０に、強度が時間経過に応じて周期的に変化するように、光Ｌａが照射される。図３４Ｂの（Ｂ）に示すように、光Ｌａの強度が波形Ｉｎに示すように変化した場合、時間経過に従った表面Ｔ２Ａからの光Ｌ１ａの強度の波形Ｉｃａも、強度が時間経過に応じて周期的に変化する。波形Ｉｃａは、光Ｌａの照射直後の昇温による温度変化を示す波形Ｉ１（ピークＱ１に対応する波形）と、第１部材Ｔ１から化合物Ｆ３を経た伝熱に起因する温度変化を示す波形Ｉ４ａ（ピークＱ４ａに対応する波形）と、底面から表面Ｔ２Ａへの伝熱に起因する温度変化を示す波形Ｉ２（ピークＱ２に対応する波形）とを、合成した波形となる。図３４Ｂは、図３４Ａの例よりも、化合物Ｆ３の厚みが厚いため、波形Ｉ４ａは、図３４Ａの波形Ｉ４に対し、位相が遅れて振幅が小さくなる。従って、表面Ｔ２Ａの波形Ｉｃａは、図３４Ａの波形Ｉｃに対し、位相が遅れて振幅が小さくなる。
すなわち、表面Ｔ２Ａからの光Ｌ１ａの強度の波形は、化合物Ｆ３の厚みに応じて異なったものとなり、例えば、化合物Ｆ３の厚みに応じて、位相及び振幅の少なくとも一方が異なる。従って、検出部５２は、第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａの光Ｌ１ａの強度を時間毎に検出して、第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａの光Ｌ１ａの強度の波形を算出して、算出した表面Ｔ２Ａの光Ｌ１ａの強度の波形を、例えば例えば化合物Ｆ３の厚みが薄い場合の波形Ｉｃと比較することで、化合物Ｆ３の厚みが厚いかを、検出することができる。なお、検出部５２は、表面Ｔ２Ａからの光Ｌ１ａの強度を検出し、化合物Ｆ３の厚みを検出したが、表面Ｔ２Ａでなくてもよく、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａからの光Ｌ１ａの強度を検出し、化合物Ｆ３の厚みを検出してもいいし、表面Ｔ１Ａと表面Ｔ２Ａの両方からの光Ｌ１ａの強度を検出して化合物Ｆ３の厚みを検出してもいい。なお、化合物Ｆ３の熱伝導率が、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、及び接合部Ｔ３の化合物Ｆ３の形成されていない箇所の熱伝導率よりも大きい場合でも上述と同様に化合物Ｆ３の厚みを検出することができる。
検出部５２による具体的な化合物Ｆ３の厚みの検出方法を、以下で説明する。図３５は、第２実施形態に係る化合物の厚みの検出方法を説明するフローチャートである。図３５に示すように、検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが検出した検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａの強度のデータである画像データＰａ２を取得して、画像データＰａ２に基づき、第１撮像部３４Ａａの画素毎に輝度を取得する。（ステップＳ１３０）。画像データＰａ２は、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３以外の領域からの光Ｌ１ａの強度のデータであり、より詳しくは、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３以外の領域に対応する画素が検出した光Ｌ１ａの強度のデータである。すなわち、画像データＰａ２は、検出領域ＡＲ１ａの、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２の少なくとも一方に重なる領域からの光Ｌ１ａの強度のデータである。言い換えれば、検出部５２は、検出領域ＡＲ１ａの画像データＰａのうちの、接合部Ｔ３以外の領域（第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２の少なくとも一方に重なる領域）からの光Ｌ１ａの強度のデータを、画像データＰａ２として取得するといえる。検出部５２は、画像データＰａ２に基づき、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３以外の領域に対応する画素毎に、輝度を算出する。このように、検出部５２は、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３に重なる領域の画像データＰ１ａを用いて空孔を検出し、検出領域ＡＲ１ａの接合部Ｔ３以外の領域の画像データＰ１ｂを用いて化合物Ｆ３の厚みを検出する。
照射部３２Ａａは、時間経過に応じて周期的に変化するように光Ｌａを照射し、第１撮像部３４Ａａは、所定時間毎に画像データＰａを取得している。検出部５２は、第１撮像部３４Ａａから、所定時間毎に生成した画像データＰａ２を取得して、光Ｌ１ａの強度の波形情報を、第２部材Ｔ２（第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とのうち熱容量が小さい方の部材）の単位領域に対応する画素毎に検出する（ステップＳ１３２）。具体的には、検出部５２は、画素の輝度を光Ｌ１ａの強度に換算して、換算した光Ｌ１ａの強度を時間毎にプロットし、フィッティングして求めた光Ｌ１ａの強度の波形を、接合部Ｔ３以外の領域（第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２の少なくとも一方に重なる領域）に対応する画素毎に生成して、その波形の情報を、光Ｌ１ａの強度の波形情報として検出する。検出部５２は、光Ｌ１ａの強度の波形の振幅と、光Ｌ１ａの強度の波形の位相との少なくとも１つを、波形情報としてよい。なお、波形情報は、光Ｌ１ａの強度の波形の振幅や位相に限られず、時間毎の光Ｌ１ａの強度などでもよい。
波形情報を検出したら、検出部５２は、画素毎に、波形情報が、予め設定された基準波形範囲の範囲外にあるかを判断する。基準波形範囲の値は、任意に設定してよいが、例えば化合物Ｆ３の厚みが品質異常とならない程度に薄い場合の波形情報として、予め設定されてよい。検出部５２は、波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素の数が、予め定めた閾値（以降、第２波形閾値と記載）以上であるかを判断する（ステップＳ１３４）。ここでの第２波形閾値は、任意に設定してよいが、例えば波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素の数が第２波形閾値以上となった場合に、化合物Ｆ３の厚みが厚くなり品質異常となる可能性が高くなることを基準として設定してよい。
波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素の数が、第２波形閾値以上である場合（ステップＳ１３４；Ｙｅｓ）、検出部５２は、化合物Ｆ３の厚みが異常、すなわち化合物Ｆ３の厚みが厚く品質異常となっていると判断する（ステップＳ１３６）。一方、波形情報が基準波形範囲外となる画素の数が、第２波形閾値以上でない場合（ステップＳ１３４；Ｎｏ）、検出部５２は、化合物Ｆ３の厚みが正常（異常でない）、すなわち化合物Ｆ３の厚みが厚くない（十分に薄い）と判断する（ステップＳ１３８）。
検出部５２は、以上のようにして、空孔と化合物Ｆ３の厚みとを、部材Ｔの内部の状態を示す部材情報として、検出する。検出部５２は、部材Ｔの内部の状態以外の状態を示す部材情報、すなわち部材Ｔの外部（表面ＴＡ）の状態を示す部材情報として、開口Ｆ１とバリＦ２とを検出する。
第２実施形態に係る検出部５２は、開口Ｆ１とバリＦ２とを、第１撮像部３４Ａａの画像データＰａに基づき検出する。開口Ｆ１は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに形成されており、開口Ｆ１の底面は、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａよりも接合部Ｔ３の内部側（−Ｚ軸方向側）に位置する。従って、照射部３２Ａａから照射された光Ｌａが、開口Ｆ１の周囲の接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに遮られて開口Ｆ１の底面に到達しなかったり、開口Ｆ１の底面に到達したとしても、開口Ｆ１の底面からの光Ｌ１ａが開口Ｆ１の側面などに遮られたりする。光Ｌａが開口Ｆ１の底面に到達しない場合、開口Ｆ１の底面においては、光Ｌａの照射による加熱ではなく、周囲からの伝熱によって加熱される。そのため、開口Ｆ１の底面における温度（光Ｌ１ａの強度）の波形は、光Ｌａの照射直後の昇温による温度変化を示す波形Ｉ１が観測されず、開口Ｆ１の周囲からの伝熱に起因する波形となる。そのため、開口Ｆ１の底面における光Ｌ１ａの強度の波形は、開口Ｆ１が形成されていない箇所の表面Ｔ３Ａにおける光Ｌ１ａの強度の波形に対し、位相及び振幅の少なくとも一方が異なり、例えば位相が遅れて振幅が小さくなる。従って、検出部５２は、検出領域ＡＲ１ａの表面Ｔ３Ａに重なる領域に対応する画素毎に波形情報を検出して、波形情報が予め定めた基準波形範囲の範囲外となる画素が、所定の閾値以上連続して隣り合うかを判断し、波形情報が基準波形範囲の範囲外となる画素が所定の閾値数以上連続して隣り合う場合に、開口Ｆ１が形成されていると検出してよい。なお、波形情報は、表面Ｔ３Ａからの光Ｌ１ａの強度を時間毎にプロットした光Ｌ１ａの強度の波形に基づく情報であり、光Ｌ１ａの強度の波形と位相との、少なくとも１つであってよい。なお、検出部５２は、波形情報が予め定めた基準波形範囲の範囲外かどうかを判断しなくてもよい。例えは、検出部５２は、第１撮像部３４Ａａの画像データＰａにおいて、所定値より輝度値が低い画素（低輝度画素）を検出し、その画像の数が、所定の閾値以上となる場合に、開口Ｆ１が形成されていると判断してもよい。
また、バリＦ２では、光Ｌａの照射によって与えられた熱がバリＦ２から部材Ｔ（部材Ｔの内部）へ逃げにくい傾向にあるため、バリＦ２からの光Ｌ１ａの強度は、バリＦ２がない箇所からの光Ｌ１ａの強度よりも、高い。従って、検出部５２は、第１撮像部３４Ａａの画像データＰａから、輝度値が所定値以上となる高輝度画素を検出して、境界部分Ｔ３Ｂに対応する位置の高輝度画素が、連続して所定の閾値以上隣り合う場合に、バリＦ２が形成されていると判断する。
また、第２実施形態に係る検出部５２は、工具状態として、工具１８の挿入量と、工具１８の形状とを検出する。第２実施形態に係る検出部５２は、工具１８の挿入量及び工具１８の形状を、第２撮像部３４Ｂａが撮像した画像に基づき検出する。第２撮像部３４Ｂａが撮像した画像に基づく工具１８の挿入量の検出方法は、第１実施形態での工具１８の挿入量の検出方法と同じである。同様に、第２撮像部３４Ｂａが撮像した画像に基づく工具１８の形状の検出方法は、第１実施形態での工具１８の形状の検出方法と同じである。
このように、第２実施形態においては、第１撮像部３４Ａａに部材Ｔの表面ＴＡを撮像させ、第２撮像部３４Ｂａに工具１８の表面を撮像させる。そして、検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが撮像した画像に基づき、部材状態、すなわち空孔、化合物Ｆ３の厚み、開口Ｆ１、及びバリＦ２を検出し、第２撮像部３４Ｂａが撮像した画像に基づき、工具状態、すなわち工具１８の挿入量及び工具１８の形状を検出する。ただし、検出部５２は、第１実施形態と同様に、第２撮像部３４Ｂａの画像に基づき、開口Ｆ１及びバリＦ２を検出してもよい。この場合、第２撮像部３４Ｂａの撮像領域Ｒ２ａを、工具１８の表面に加えて部材Ｔの表面ＴＡにも重ならせる。すなわち、この場合の検出領域ＡＲ２ａは、部材Ｔの表面ＴＡと工具１８の表面とを含む。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂａが撮像した画像のうち、部材Ｔの表面ＴＡの画像に基づき、第１実施形態と同様の方法で、開口Ｆ１及びバリＦ２を検出する。また、第２撮像部３４Ｂａを設けずに、第１撮像部３４Ａａが撮像した画像に基づき、工具状態を検出してもよい。この場合、第１撮像部３４Ａａの撮像領域Ｒ１ａを、部材Ｔの表面ＴＡに加えて、工具１８の表面にも重ならせる。すなわち、この場合の検出領域ＡＲ１ａは、部材Ｔの表面ＴＡと工具１８の表面とを含む。検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが撮像した画像のうち、工具１８の表面の画像に基づき、第１実施形態と同様の方法で、工具状態を検出する。
図３６は、第２実施形態に係る第１撮像部による光の検出について説明する図である。図３６に示すように、製造システム１は、部材Ｔに対して工具１８を送り方向（ここではＹ軸方向）に相対移動させて第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を行いつつ、第１撮像部３４Ａａに所定のフレームレート毎に検出領域ＡＲ１ａからの光Ｌ１ａの強度を検出させている。従って、部材Ｔに対する工具１８の送り方向への相対移動に伴い、照射部３２Ａａ及び第１撮像部３４Ａａも、部材Ｔに対して送り方向に相対移動して、照射領域ＡＲ０の部材Ｔの表面ＴＡ上における位置と、検出領域ＡＲ１ａの部材Ｔの表面ＴＡ上における位置とが、移動する。ただし、図３６に示すように、照射部３２Ａａ及び第１撮像部３４Ａａが送り方向に相対移動しても、表面ＴＡの単位領域ＡＲａは、所定の時間、照射領域ＡＲ０及び検出領域ＡＲ１ａの範囲内に収まることになる。そのため、単位領域ＡＲａに、時間経過に伴い強度が変化する光Ｌａを照射することが可能であり、単位領域ＡＲａからの光Ｌ１ａを、時間毎に検出して、単位領域ＡＲａにおける開口Ｆ１や空孔や化合物Ｆ３を検出できる。なお、検出部５２は、バリＦ２の検出の際には、光Ｌ１ａの強度波形を用いる必要がないため、時間毎に検出された光Ｌ１ａの強度のデータ（所定のフレームレート毎に撮像された第１撮像部３４Ａａの画像データ）のうちの１つを用いて、バリＦ２を検出する。ただし、検出部５２は、時間毎に検出された光Ｌ１ａの強度のデータ（所定のフレームレート毎に撮像された第１撮像部３４Ａａの画像データ）のうちの複数を用いて、バリＦ２を検出してもよい。
次に、第２実施形態に係る演算装置３８による処理フローについて説明する。図３７は、第２実施形態に係る演算装置の処理フローを説明するフローチャートである。図３７に示すように、第１実施形態に係る演算装置３８は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始したことをトリガとして、機器制御部５０により、所定のフレームレートで撮像部３４に画像の撮像を開始させる（ステップＳ１４０）。機器制御部５０は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始したら、照射部３２Ａａに領域Ｒ０へ光Ｌａを照射させ、第１撮像部３４Ａａに撮像領域Ｒ１ａの範囲内の画像を撮像させる。機器制御部５０は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止するまで、照射部３２Ａａに、時間経過に伴い強度が周期的に変化するように光Ｌａを照射させつつ、所定のフレームレートで、第１撮像部３４Ａａに撮像領域Ｒ１ａの範囲内の画像を撮像させる。また、機器制御部５０は、第２撮像部３４Ｂａに、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したタイミングで画像を撮像させて、検出部５２は、その画像に基づき、プローブ２２の先端部２２Ａが部材Ｔの表面ＴＡに接触したタイミングにおける、ショルダ２０の端部２０Ａと部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離Ｄ０ａを算出する。
撮像部３４が画像を撮像したら、演算装置３８は、検出部５２により、撮像部３４が撮像により生成した画像データを取得して、部材状態として、空孔と、化合物Ｆ３の厚みの異常と、開口Ｆ１と、バリＦ２とを検出する（ステップＳ１４２）。検出部５２は、製造装置１０による接合中に、部材状態を検出する。検出部５２は、撮像部３４が画像を撮像する毎に、撮像部３４が生成した画像データを取得して、部材状態を検出する。検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが生成した画像データＰａから、部材Ｔの内部に形成されている空孔と、化合物Ｆ３の厚み、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに形成されている開口Ｆ１と、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａの周囲に形成されているバリＦ２とを、部材状態として検出する。検出部５２は、検出した部材状態が異常であるかを判断する。
演算装置３８は、部材状態の検出結果に異常がある場合（ステップＳ１４４；Ｙｅｓ）、すなわち空孔と、化合物Ｆ３の厚みの異常と、開口Ｆ１と、バリＦ２との少なくとも１つが検出された場合、部材Ｔの内部に空孔が検出されたか、及びバリＦ２が検出されたかを判断する（ステップＳ１４６）。演算装置３８は、部材Ｔの内部の空孔とバリＦ２とが検出された場合（ステップＳ１４６；Ｙｅｓ）、検出部５２により、工具１８の形状と工具１８の挿入量とを、工具状態として検出する（ステップＳ１４８）。演算装置３８は、検出した工具１８の形状及び工具１８の挿入量が異常であるかを判断する。なお、工具１８の形状と工具１８の挿入量との検出方法は、第１実施形態と同様である。
工具状態として工具１８の形状及び工具１８の挿入量を検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ１５８）。変更情報の生成方法については後述する。
演算装置３８は、空孔及びバリＦ２の両方が検出されない（ステップＳ１４６；Ｎｏ）に、すなわち空孔及びバリＦ２との少なくとも一方が検出されなかった場合に、空孔が検出されたか否かを判断する。空孔が検出された場合（ステップＳ１５０；Ｙｅｓ）、演算装置３８は、工具状態として、工具１８の形状を検出する（ステップＳ１５２）。すなわち、演算装置３８は、バリＦ２が検出されないが空孔が検出された場合に、工具状態として、工具１８の形状を検出する。工具１８の形状の検出方法は、ステップＳ１４８での工具１８の形状の検出方法と同様である。工具状態として工具１８の形状を検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ１５８）。変更情報の生成方法については後述する。
演算装置３８は、空孔が検出されない場合（ステップＳ１５０；Ｎｏ）、バリＦ２が検出されたか否かを判断する。バリＦ２が検出された場合（ステップＳ１５４；Ｙｅｓ）、演算装置３８は、工具状態として、工具１８の挿入量を検出する（ステップＳ１５６）。工具１８の挿入量の検出方法は、ステップＳ１５２での工具１８の挿入量の検出方法と同様である。工具状態として工具１８の挿入量を検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ１５８）。変更情報の生成方法については後述する。なお、ステップＳ１５６においては、工具１８の形状を検出しないため、工具１８の形状を検出するために第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させる制御は、実行しない（製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させない）。
演算装置３８は、バリＦ２が検出されない場合（ステップＳ１５４；Ｎｏ）、すなわち空孔が検出されずバリＦ２も検出されない場合、工具状態を検出することなく、検出した部材状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ１５８）。言い換えれば、部材状態の異常が、空孔及びバリＦ２の検出以外である場合、ここでは化合物Ｆ３の厚みの異常や開口Ｆ１が検出されて空孔及びバリＦ２が検出されなかった場合、演算装置３８は、工具状態を検出することなく、部材状態に基づき変更情報を生成する。変更情報の生成方法については後述する。空孔が検出されずバリＦ２も検出されない場合にも、工具１８の形状を検出しないため、工具１８の形状を検出するために第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させる制御は、実行しない（製造装置１０に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止させない）。
製造装置１０の制御装置３０は、演算装置３８から送信された変更情報に基づき動作条件を変更する。変更情報の生成、送信が行われた後、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了する場合（ステップＳ１６０；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了しない場合（ステップＳ１６０；Ｎｏ）、製造装置１０の制御装置３０は、変更情報に基づき変更した動作条件で、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を続けて、演算装置３８は、ステップＳ１４０に戻り、照射部３２Ａによる光ＬＡＢの照射と、撮像部３４による撮像とを続ける。
なお、ステップＳ１４４において、部材状態の検出結果に異常がない場合（ステップＳ１４４；Ｎｏ）、すなわち、空孔と、化合物Ｆ３の厚みの異常と、開口Ｆ１と、バリＦ２とのいずれもが検出されなかった場合、ステップＳ１６０に移動し、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了する場合（ステップＳ１６０；Ｙｅｓ）、本処理を終了し、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了しない場合（ステップＳ１６０；Ｎｏ）、ステップＳ１４０に戻り、照射部３２Ａａによる光Ｌａの照射と撮像部３４による撮像とを続ける。なお、空孔と、化合物Ｆ３の厚みの異常と、開口Ｆ１と、バリＦ２との検出の順番は、任意であってよい。
なお、図３７の説明においては、部材状態の検出結果に異常がない場合は、変更情報を生成しないフローとなっている。ただし、演算装置３８は、第１実施形態と同様に、部材状態の検出結果に異常がない場合であっても、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中に検出した部材状態に基づき、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合（検出部５２が部材状態を検出した際の接合）が終了した後の次回の接合の動作条件を変更するための、変更情報を生成してもよい。
次に、第２実施形態に係る変更情報の生成について説明する。図３８及び図３９は、変更情報の生成について説明するフローチャートである。図３８は、部材Ｔの内部に空孔が形成されている場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図３８は、図３７のステップＳ１５８での、反射率の異常が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。空孔が形成される原因としては、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との混ぜ合わせ不良や、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱不足などが挙げられる。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とは、回転するプローブ２２によって撹拌されて互いに混ぜ合わされて、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２を含んだ接合部Ｔ３が形成される。しかし、例えば工具１８の回転が不適切である場合（一例として、工具１８の回転数が不足している場合）には、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが十分に混ぜ合わされない、混ぜ合わせ不良が起こる。混ぜ合わせ不良が起こると、例えばプローブ２２の挿入で形成された空間に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが入り込まずに空間のまま残ってしまい、空孔が形成される場合がある。また、工具１８の摩擦熱が十分でない場合（一例として、工具１８の送り速度が速すぎる場合）、第１部材Ｔ１及び第２部材Ｔ２への入熱不足が起こる。入熱不足が起こると、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが熱により十分に軟化しないため、プローブ２２による撹拌が阻害されて、例えばプローブ２２の挿入で形成された空間に第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが入り込まずに空間のまま残ってしまい、空孔が形成される場合がある。第２実施形態に係る演算装置３８は、部材状態と工具状態とに基づき、空孔が形成される原因、すなわち接合状態の不良モードを、判定する。具体的には、図３８に示すように、検出部５２が、部材Ｔの内部の空孔を検出した際において、工具１８の溝の寸法及び工具１８の外径の両方が異常であると判断した場合（ステップＳ１６２；Ｙｅｓ）に、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、混ぜ合わせ異常と入熱不足とが起きていると判断する（ステップＳ１６４）。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が混ぜ合わせ異常と入熱不足とが起きていると判断したら、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報と、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報とを、生成する（ステップＳ１６６）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断し、かつ、工具１８の溝の寸法及び工具１８の外径の両方が異常であると判断した場合に、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報と、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報とを、生成する。
また、検出部５２が、工具１８の溝の寸法及び工具１８の外径の両方共が異常ではないと判断した場合（ステップＳ６２；Ｎｏ）であって（工具１８の溝の寸法が異常でありかつ工具１８の外径が異常であるという条件を満たさない場合であって）、検出部５２が工具１８の溝の寸法が異常であると判断した場合（ステップＳ１６８；Ｙｅｓ）、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、混ぜ合わせ異常が起きていると判断する（ステップＳ１７０）。すなわち、接合状態判定部５４は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断し、かつ、工具１８の溝の寸法が異常であると判断した場合に、混ぜ合わせ異常が起きていると判断する。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が混ぜ合わせ異常が起きていると判断したら、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報を生成する（ステップＳ１７２）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断し、かつ、工具１８の溝の寸法が異常であると判断した場合に、工具１８の回転数を上昇させる旨の変更情報を生成する。
また、検出部５２が、工具１８の溝の寸法が異常でないと判断した場合（ステップＳ１６８；Ｎｏ）であって、検出部５２が工具１８の外径が異常であると判断した場合（ステップＳ１７４；Ｙｅｓ）、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、入熱不足が起きていると判断する（ステップＳ１７６）。すなわち、接合状態判定部５４は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断し、かつ、工具１８の外径が異常であると判断した場合に、入熱不足が起きていると判断する。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が、入熱不足が起きていると判断したら、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成する（ステップＳ１７２）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断し、かつ、工具１８の外径が異常であると判断した場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成する。なお、演算装置３８は、検出部５２が、工具１８の溝の寸法が異常でなく工具１８の外径も異常でないと判断した場合（ステップＳ１７４；Ｎｏ）、本処理を終了する。
図３９は、部材状態の異常として化合物Ｆ３の厚みの異常が検出された場合の、変更情報の生成方法を示している。図３９に示すように、検出部５２が化合物Ｆ３の厚みが異常である、すなわち化合物Ｆ３の厚みが厚すぎると判断した場合、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、入熱位置不良が起きていると判断する（ステップＳ１８２）。変更情報生成部５６は、接合状態判定部５４が、入熱位置不良が起きていると判断したら、工具１８の加工パスを修正する旨の変更情報を生成する（ステップＳ１８４）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が化合物Ｆ３の厚みの異常を検出した場合に、工具１８の加工パスを修正させる旨の変更情報を生成する。なお、演算装置３８は、検出部５２が、化合物Ｆ３の厚みが異常でない、すなわち化合物Ｆ３の厚みが十分に薄いと判断した場合（ステップＳ１８０；Ｎｏ）、本処理を終了する。
開口Ｆ１及びバリＦ２が検出された場合の変更情報の生成方法は、第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
以上説明したように、第２実施形態に係る第１撮像部３４Ａａは、部材Ｔからの光Ｌ１ａ（赤外光）を受光し、検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが受光した光Ｌ１ａに基づき、部材状態を検出する。第２実施形態に係る検出部５２は、部材Ｔからの光Ｌ１ａに基づき部材状態を検出するため、品質改善により適切に寄与できる。
また、第２実施形態に係る検出部５２は、部材状態として、接合部Ｔ３の内部の空孔を検出し、空孔を検出した場合に、工具状態として、工具１８の形状を検出する。第２実施形態に係る演算システム１２は、空孔を検出した場合に工具１８の形状を検出するため、空孔と工具１８の形状とに基づき、品質異常の原因を高精度に検出できる。
第２実施形態に係る検出部５２は、工具状態として、工具１８の先端のプローブ２２の溝の寸法と、工具１８の外径とが異常であるかを検出する。第２実施形態に係る変更情報生成部５６は、検出部５２が、溝の寸法が異常であると検出した場合に、工具１８の回転数を上昇させる旨の情報を、変更情報として生成する。変更情報生成部５６は、検出部５２が、工具１８の外径が異常であると検出した場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の情報を、変更情報として生成する。演算システム１２は、このようにして変更情報を生成することで、製造装置１０に混ぜ合わせ異常及び入熱不足を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
第２実施形態に係る検出部５２は、接合部Ｔ３の周囲のバリＦ２を検出し、バリＦ２を検出した場合に、工具状態として、工具１８の挿入量を検出してよい。演算システム１２は、バリＦ２を検出した場合に、工具１８の挿入量を検出するため、バリＦ２と工具１８の挿入量とに基づき、変更する動作条件を適切に選定できる。
第２実施形態に係る検出部５２は、工具１８の挿入量が異常であるかを検出し、変更情報生成部５６は、検出部５２が、工具１８の挿入量が異常であると検出した場合に、工具１８の挿入量を減少させる旨の情報を、変更情報として生成する。変更情報生成部５６は、検出部５２が、工具１８の挿入量が異常でないと検出した場合に、工具１８の送り速度を上昇させる旨の情報を、変更情報として生成する。演算システム１２は、このように変更情報を生成することで、製造装置１０に入熱過多を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
第２実施形態に係る検出部５２は、接合部Ｔ３に形成される開口Ｆ１を検出し、変更情報生成部５６は、検出部５２が開口Ｆ１を検出した場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の情報を、変更情報として生成する。演算システム１２は、開口Ｆ１が検出された場合に、工具１８の送り速度を低下させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０に入熱不足を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
第２実施形態に係る検出部５２は、部材状態として、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との化合物Ｆ３の厚みが異常であるかを検出する。変更情報生成部５６は、検出部５２が、化合物Ｆ３の厚みが異常であると検出した場合に、加工パスを変更する旨の情報を、変更情報として生成する。変更情報生成部５６は、化合物Ｆ３の厚みの異常を検出した場合に、加工パスを変更させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０に入熱位置不良を適切に抑制させて、品質不良の抑制を適切に補助できる。
また、第２実施形態に係る照射部３２Ａａは、加熱部として、部材Ｔを加熱する。すなわち、照射部３２Ａａは、加熱部として、第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、接合部Ｔ３、及び工具１８の表面の少なくとも１つを加熱する。撮像部３４としての第１撮像部３４Ａａは、加熱部により加熱された第１部材Ｔ１、第２部材Ｔ２、接合部Ｔ３、及び工具１８の表面から、赤外光である光Ｌ１ａを受光する。検出部５２は、撮像部３４が受光した光Ｌ１ａ（赤外光）に基づき、部材状態と工具状態との少なくとも一部を検出する。第２実施形態に係る演算システム１２ａは、部材Ｔを加熱して、部材Ｔから放射される赤外光である光Ｌ１ａの像を撮像することで、すなわちアクティブサーモグラフィにより、部材Ｔの内部の状態を適切に検出できる。ただし、演算システム１２ａは、アクティブサーモグラフィを用いて部材Ｔの内部の状態を検出することに限られず、超音波探傷法などの他の任意の方法を用いて、部材Ｔの内部の状態を検出してよい。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る製造システム１ｂは、製造装置１０ｂが、摩擦撹拌装置でなく、レーザ光により第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する装置である点で、第２実施形態と異なる。第３実施形態において、第２実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
図４０は、第３実施形態に係る製造システムの模式図である。図４１は、第３実施形態に係る製造装置による接合の方法を説明する模式図である。図４０に示すように、第３実施形態に係る製造システム１ｂは、製造装置１０ｂと、演算システム１２ｂとを備える。製造装置１０ｂは、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合するためのレーザ光を照射する光照射部１８ｂを備える。光照射部１８ｂは、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを加工するためにレーザ光を照射することから工具といえる。光照射部１８ｂは、第２実施形態の工具１８と同様に、工具保持部１６に取付けられている。すなわち、光照射部１８ｂは、Ｚ軸方向に移動することで、部材Ｔに対する相対位置を変化可能である。また、光照射部１８ｂは、Ｘ軸方向に平行な回転軸ＡＸ１を中心に回転することで、工具保持部１６に対する、すなわち部材Ｔに対する、θＸ軸方向における姿勢を変化させる。ただし、第３実施形態において、光照射部１８ｂは、中心軸ＡＸｂを中心として回転しなくてもよい。
製造装置１０ｂの制御装置３０は、光照射部１８ｂの−Ｚ軸方向側における端部１８ｂＡと部材Ｔとの間の距離を一定に保ちつつ、端部１８ｂＡから部材Ｔに向けてレーザ光Ｌｂを照射させる。また、制御装置３０は、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡから部材Ｔに向けてレーザ光Ｌｂを照射させつつ、部材Ｔに対して、光照射部１８ｂを送り方向（Ｙ軸方向）に相対移動させる。光照射部１８ｂは、第１部材Ｔ１の表面Ｔ１Ａと第２部材Ｔ２の表面Ｔ２Ａとの少なくとも一方にレーザ光Ｌｂを照射することで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方を溶融させて、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方が溶融した溶融池を形成する。そして、光照射部１８ｂが部材Ｔに対して送り方向に相対移動して、レーザ光Ｌｂが照射される領域から外れた溶融池は、冷却されて固化する。溶融池が固化することで、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とが接合される。従って、図４１に示すように、製造装置１０ｂによって接合された第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合部Ｔ３は、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との少なくとも一方が溶融した溶融池が、固化した箇所であるといえる。
図４２は、第３実施形態に係る工具状態を説明する図である。図４１に示すように、第３実施形態における照射部３２Ａａが光を照射するＲ０（照射領域ＡＲ０）は、第２実施形態と同様である。また、第３実施形態における第１撮像部３４Ａａが撮像する撮像領域Ｒ１ａ（検出領域ＡＲ１ａ）と同様である。一方、第３実施形態においては、第２撮像部３４Ｂの撮像領域Ｒ２ａ（検出領域ＡＲ２ａ）は、図４２に示すように、光照射部１８ｂの少なくとも一部と、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡと部材Ｔの表面ＴＡとの間の領域とに、重なる。そのため、第３実施形態の光照射部１８ｂの第２撮像部３４Ｂが撮像した画像は、光照射部１８ｂと、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡと部材Ｔの表面ＴＡとの間の領域とを、含む。なお、図４２では、説明の便宜上、第２撮像部３４Ｂが、光照射部１８ｂのＹ軸方向側（送り方向側）から撮像している絵となっているが、実際には、第２撮像部３４Ｂは、図４０や図４１に示すように、光照射部１８ｂのＸ軸方向側から撮像することが好ましい。また、図４２では、説明の便宜上、照射部３２Ａａ及び第１撮像部３４Ａａの記載は省略している。
第３実施形態に係る演算システム１２ｂの検出部５２は、部材状態として、部材Ｔの内部の空孔と、接合部Ｔ３に形成される開口Ｆ１と、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との化合物Ｆ３の厚みと、を検出する。第３実施形態に係る検出部５２による、部材Ｔの内部の空孔と、開口Ｆ１と、化合物Ｆ３の厚みとの検出方法は、第２実施形態と同様である。なお、第３実施形態のようにレーザ光Ｌｂで接合を行う場合には、空孔は、ボイドやポロシティとも呼ばれ、開口Ｆ１は、アンダーフィルとも呼ばれる。
第３実施形態に係る検出部５２は、工具状態として、光照射部１８ｂが照射するレーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４と、光照射部１８ｂの傾斜角度θとを検出する。レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４とは、図４２に示すように、レーザ光Ｌｂの集光点ＳＰ（言い換えれば、光照射部１８ｂにおける不図示の光学系の焦点）の位置と部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離である。レーザ光Ｌｂの集光点ＳＰとは、レーザ光Ｌｂの光束径が、最小となる箇所を指す。
検出部５２は、光照射部１８ｂがレーザ光Ｌｂを照射している際に第２撮像部３４Ｂが撮像した画像に基づき、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４を検出する。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像のうちの、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡと部材Ｔの表面ＴＡとの間の領域に対応する画像から、レーザ光Ｌｂの画像であるレーザ光画像を抽出する。例えば、検出部５２は、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡと部材Ｔの表面ＴＡとの間の領域に対応する画像のうち、連続して隣り合った輝度値が所定値以上の画素（つまり、レーザ光Ｌｂに対応する輝度値の画素）の集合で構成される画像を、レーザ光画像として抽出する。検出部５２は、抽出したレーザ光画像においてレーザ光Ｌｂの幅が最も小さい部分を、レーザ光Ｌｂの集光点ＳＰとする。ここでの幅とは、レーザ光画像の、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡから部材Ｔの表面ＴＡへの方向に直交する方向の長さを指す。検出部５２は、レーザ光画像におけるレーザ光Ｌｂの集光点ＳＰの位置と、レーザ光画像における部材Ｔの表面ＴＡの位置とから、レーザ光Ｌｂの集光点ＳＰの位置と部材Ｔの表面ＴＡとの間の距離を、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４として検出する。なお、検出部５２は、レーザ光画像に基づいて焦点外し距離Ｄ４を検出しなくてもよい。例えば、予め、既存のビームプロファイラでレーザ光Ｌｂの集光点ＳＰの位置を特定し、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡから集光点ＳＰまでの距離を求めておく。検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像から光照射部１８ｂの端部１８ｂＡと部材Ｔの表面ＴＡとの距離を算出し、その距離から光照射部１８ｂの端部１８ｂＡから集光点ＳＰまでの距離を差し引いて焦点外し距離Ｄ４を検出してもよい。
検出部５２は、このようにして検出したレーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が、異常であるかを判定する。検出部５２は、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４の検出値が、予め設定した閾値（以下、距離閾値と記載する）より小さい場合に、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が異常であると判断する。検出部５２は、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４の検出値が、距離閾値以上の場合に、レーザ光Ｌｂの集光点ＳＰの位置情報が正常である（異常でない）と判断する。ここでの距離閾値は、任意に設定されてよいが、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が距離閾値より小さいと、品質異常となる空孔が形成される可能性が高くなることを基準として、設定されてよい。
また、検出部５２は、光照射部１８ｂがレーザ光Ｌｂを照射している際に第２撮像部３４Ｂが撮像した画像に基づき、光照射部１８ｂの傾斜角度θを検出する。光照射部１８ｂの傾斜角度θとは、光照射部１８ｂの中心軸ＡＸｂの、Ｚ軸方向に対する角度であり、光照射部１８ｂの中心軸ＡＸｂとＺ軸方向に沿った直線を直線ＡＺとがなす角度ともいえる。さらに具体的には、図４２に示すように、Ｚ軸方向に沿った直線を直線ＡＺとし、光照射部１８ｂの、端部１８ｂＡと反対側の端部を、端部１８ｂＢとする。この場合、傾斜角度θは、光照射部１８ｂが端部１８ｂＢから端部１８ｂＡに向かうに従って光照射部１８ｂの送り方向（Ｙ軸方向）側に傾斜している場合に、プラスの値となり、光照射部１８ｂが端部１８ｂＢから端部１８ｂＡに向かうに従って光照射部１８ｂの送り方向と反対側に傾斜している場合には、マイナスの値となる。すなわち、光照射部１８ｂの傾斜角度θとは、光照射部１８ｂの端部１８ｂＡが、送り方向側にどの程度傾斜しているかを示す前進角度といえる。例えば、検出部５２は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像から、光照射部１８ｂの画像を抽出し、光照射部１８ｂの画像の中心軸を検出する。検出部５２は、光照射部１８ｂの画像の中心軸と、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像における基準軸との間の角度を、傾斜角度θとして検出する。ここでの基準軸は、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像において、Ｚ軸方向に沿った軸として予め設定されていた画像である。ただし、傾斜角度θの検出方法はこれに限られず、例えば、製造装置１０ｂにおいて光照射部１８ｂの傾斜を測定しているエンコーダ等のセンサの値を演算装置３８が受け取ることで傾斜角度θを検出してもよい。
検出部５２は、このようにして検出した光照射部１８ｂの傾斜角度θが、異常であるかを判定する。検出部５２は、光照射部１８ｂの傾斜角度θの検出値が、予め設定した閾値（以下、角度閾値と記載）より小さい場合に、光照射部１８ｂの傾斜角度θが異常であると判断する。検出部５２は、光照射部１８ｂの傾斜角度θの検出値が、角度閾値以上の場合に、光照射部１８ｂの傾斜角度θが正常である（異常でない）と判断する。ここでの角度閾値は、任意に設定されてよいが、傾斜角度θが角度閾値より小さいと品質異常となる開口Ｆ１が形成される可能性が高くなることを基準として、設定されてよい。
次に、第３実施形態に係る演算装置３８による処理フローについて説明する。図４３は、第３実施形態に係る演算装置の処理フローを説明するフローチャートである。図４３に示すように、第３実施形態に係る演算装置３８は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始したことをトリガとして、機器制御部５０により、所定のフレームレートで撮像部３４に画像の撮像を開始させる（ステップＳ１９０）。機器制御部５０は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始したら、照射部３２Ａａに領域Ｒ０ａ（図４１参照）へ光Ｌａを照射させ、第１撮像部３４Ａａに撮像領域Ｒ１ａ（図４１参照）の範囲内の画像を撮像させ、第２撮像部３４Ｂに撮像領域Ｒ２ａ（図４１、４２参照）の範囲内の画像を撮像させる。機器制御部５０は、製造装置１０が第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を停止するまで、照射部３２Ａａに、時間経過に伴い強度が周期的に変化するように光Ｌａを照射させつつ、所定のフレームレートで、第１撮像部３４Ａａに撮像領域Ｒ１ａの範囲内の画像を撮像させ、第２撮像部３４Ｂに撮像領域Ｒ２ａの範囲内の画像を撮像させる。なお、第３実施形態においては、光照射部１８ｂが部材Ｔへのレーザ光Ｌｂの照射を開始したタイミングを、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を開始したタイミングとしてよい。
撮像部３４が画像を撮像したら、演算装置３８は、検出部５２により、撮像部３４が撮像により生成した画像データを取得して、部材状態として、空孔と、開口と、化合物Ｆ３の厚みの異常とを検出する（ステップＳ１９２）。検出部５２は、製造装置１０による接合中に、部材状態を検出する。検出部５２は、撮像部３４が画像を撮像する毎に、撮像部３４が生成した画像データを取得して、部材状態を検出する。検出部５２は、第１撮像部３４Ａａが生成した画像データＰａから、部材Ｔの内部に形成されている空孔と、化合物Ｆ３の厚みと、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに形成されている開口Ｆ１とを、部材状態として検出する。なお、検出部５２は、第１実施形態と同様に、第２撮像部３４Ｂが生成した画像データＰから、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに形成されている開口Ｆ１を検出してもよい。検出部５２は、検出した部材状態が異常であるかを判断する。
演算装置３８は、部材状態の検出結果に異常がある場合（ステップＳ１９４；Ｙｅｓ）、すなわち、空孔と開口と化合物Ｆ３の厚みの異常との少なくとも１つが検出された場合、部材Ｔの内部に空孔が検出されたか、及び、接合部Ｔ３の表面Ｔ３Ａに開口Ｆ１が検出されたかを、判断する（ステップＳ１９６）。演算装置３８は、空孔と開口Ｆ１とが検出された場合（ステップＳ１９６；Ｙｅｓ）、検出部５２により、工具状態として、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４と、光照射部１８ｂの焦点外し距離Ｄ４と検出する。演算装置３８は、製造装置１０による接合が行われている状態、すなわちレーザ光Ｌｂが照射されている状態で、第２撮像部３４Ｂに画像を撮像させて、第２撮像部３４Ｂが撮像した画像に基づき、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４と、光照射部１８ｂの傾斜角度θとを検出する。
工具状態として焦点外し距離Ｄ４と傾斜角度θとを検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ２０８）。変更情報の生成方法については後述する。
演算装置３８は、空孔及び開口Ｆ１の両方が検出されない場合（ステップＳ１９６；Ｎｏ）に、すなわち空孔及び開口Ｆ１との少なくとも一方が検出されなかった場合に、空孔が検出されたか否かを判断する。空孔が検出された場合（ステップＳ２００；Ｙｅｓ）、演算装置３８は、工具状態として、焦点外し距離Ｄ４を検出する（ステップＳ２０２）。すなわち、演算装置３８は、開口Ｆ１が検出されないが空孔が検出された場合に、工具状態として、焦点外し距離Ｄ４を検出する。工具状態として焦点外し距離Ｄ４を検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ１５８）。変更情報の生成方法については後述する。
演算装置３８は、空孔が検出されない場合（ステップＳ２００；Ｎｏ）に、開口Ｆ１が検出されたか否かを判断する。開口Ｆ１が検出された場合（ステップＳ２０４；Ｙｅｓ）、演算装置３８は、工具状態として、傾斜角度θを検出する（ステップＳ２０６）。工具状態として傾斜角度θを検出したら、演算装置３８は、変更情報生成部５６により、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ２０８）。変更情報の生成方法については後述する。
演算装置３８は、開口Ｆ１が検出されない場合（ステップＳ２０４；Ｎｏ）、すなわち空孔が検出されず開口Ｆ１も検出されない場合、工具状態を検出することなく、検出した部材状態に基づき、製造装置１０の接合中の動作条件を変更するための変更情報を生成して、生成した変更情報を制御装置３０に送信する（ステップＳ１５８）。言い換えれば、部材状態の異常が、空孔及び開口Ｆ１の検出以外である場合、ここでは化合物Ｆ３の厚みの異常が検出されて空孔及び開口Ｆ１が検出されなかった場合、演算装置３８は、工具状態を検出することなく、部材状態に基づき変更情報を生成する。変更情報の生成方法については後述する。
製造装置１０の制御装置３０は、演算装置３８から送信された変更情報に基づき動作条件を変更する。変更情報の生成、送信が行われた後、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了する場合（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、本処理を終了する。第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了しない場合（ステップＳ２１０；Ｎｏ）、製造装置１０の制御装置３０は、変更情報に基づき変更した動作条件で、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を続けて、演算装置３８は、ステップＳ１９０に戻り、撮像部３４による撮像を続ける。
なお、ステップＳ１９４において、部材状態の検出結果に異常がない場合（ステップＳ１９４；Ｎｏ）、すなわち、空孔と開口と化合物Ｆ３の厚みの異常とのいずれもが検出されなかった場合、ステップＳ２１０に移動し、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了する場合（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）、本処理を終了し、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合を終了しない場合（ステップＳ２１０；Ｎｏ）、ステップＳ１４０に戻り、照射部３２Ａａによる光Ｌａの照射と撮像部３４による撮像とを続ける。なお、空孔と開口と化合物Ｆ３の厚みの異常との検出の順番は、任意であってよい。
なお、図４３の説明においては、部材状態の検出結果に異常がない場合は、変更情報を生成しないフローとなっている。ただし、演算装置３８は、第２実施形態と同様に、部材状態の検出結果に異常がない場合であっても、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合中に検出した部材状態に基づき、第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２との接合（検出部５２が部材状態を検出した際の接合）が終了した後の次回の接合の際の動作条件を変更するための、変更情報を生成してもよい。また、演算装置３８は、空孔や開口Ｆ１が検出されたことをトリガとして、工具状態（ここでは焦点外し距離Ｄ４と傾斜角度θ）を検出しているが、それに限られず、例えば、第２撮像部３４Ｂが所定のフレームレートで撮像する毎に、第２撮像部３４Ｂの画像データに基づき、順次、工具状態を検出してもよい。
次に、第３実施形態に係る変更情報の生成について説明する。第３実施形態においては、接合状態判定部５４は、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、接合状態として、部材Ｔに形成されるキーホールと、部材Ｔへの入熱量と、部材Ｔへの入熱位置と、溶融池の固化状態とが不良であるかを判定する。ただし、接合状態判定部５４は、接合状態として、部材Ｔに形成されるキーホールと、部材Ｔへの入熱量と、部材Ｔへの入熱位置と、溶融池の固化状態との、少なくとも１つが不良であるか判定してよい。なお、キーホールとは、レーザ光Ｌｂが部材Ｔに照射されている際に、レーザ光Ｌｂによって部材Ｔが蒸発して一時的に形成される穴を指す。また、溶融池の固化状態とは、溶融池がどのように固化しているかを指し、例えば、溶融池が固化する位置を指す。なお、このような接合状態の不良モードとしては、形成されるキーホールが深すぎるキーホール不良と、部材Ｔへの入熱量が過多となる入熱過多と、部材Ｔへの入熱位置が不良となる入熱位置不良と、溶融池の固化状態が不良となる固化不良と、の少なくとも１つが挙げられる。
また、第３実施形態においては、変更情報生成部５６は、検出部５２が検出した部材状態及び工具状態に基づき、より詳しくは接合状態判定部５４が不良であると判定した接合状態に基づき、動作条件を変更するための変更情報を生成する。第３実施形態における動作条件は、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４と、光照射部１８ｂの送り速度と、レーザパスと、傾斜角度θと、レーザ光Ｌｂの出力とが挙げられる。ただし、第３実施形態における動作条件は、焦点外し距離と、送り速度と、レーザパスと、傾斜角度θと、レーザ光Ｌｂの出力との少なくとも１つであってよい。なお、送り速度は、送り方向（本実施形態ではＹ軸方向）における、部材Ｔに対する光照射部１８ｂの相対移動速度である。レーザパスとは、レーザ光Ｌｂを照射した状態における、部材Ｔに対する光照射部１８ｂの移動経路であり、さらに言えば、送り方向に直交する方向（ここではＸ軸方向）での、部材Ｔに対する光照射部１８ｂの相対位置である。レーザ光Ｌｂの出力とは、レーザ光Ｌｂのパワー密度を指す。
図４４から図４６は、第３実施形態に係る変更情報の生成について説明するフローチャートである。図４４は、部材Ｔの内部に空孔が形成されている場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図４４は、図４３のステップＳ２０８での、空孔が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。図４４に示すように、接合状態判定部５４は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断した際において検出部５２が、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が異常であると判断した場合（ステップＳ２２２；Ｙｅｓ）に、接合状態の不良モードのうち、キーホール不良が起きていると判断する（ステップＳ２２４）。変更情報生成部５６は、キーホール不良が起きていると判断したら、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４を長くする旨の変更情報を、生成する（ステップＳ２２６）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断し、かつ、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が異常であると判断した場合に、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４を長くする旨の変更情報を、生成する。
また、検出部５２が、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が異常でないと判断した場合（ステップＳ２２２；Ｎｏ）に、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、入熱過多が起きていると判断する（ステップＳ２２８）。変更情報生成部５６は、入熱過多が起きていると判断したら、光照射部１８ｂの送り速度を上昇させる旨の変更情報を、生成する（ステップＳ２３０）。すなわち、変更情報生成部５６は、検出部５２が、部材Ｔの内部に空孔が形成されていると判断し、かつ、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が異常でないと判断した場合に、光照射部１８ｂの送り速度を上昇させる旨の変更情報を、生成する。
ここで、空孔が形成される原因としては、キーホールが深すぎることや、部材Ｔへの入熱過多など、複数の原因が挙げられる。キーホールが深すぎると、キーホールの少なくとも一部に溶融池が充填されずに、キーホールの少なくとも一部が空孔として残ってしまって、空孔が形成される場合がある。また、部材Ｔへの入熱量が多すぎると、部材Ｔが蒸発する空間が大きくなって、蒸発した部分が空孔として残ってしまい、空孔が形成される場合がある。それに対し、本実施形態に係る演算装置３８は、空孔が形成されているかの部材状態と共に、工具状態に基づき空孔の原因を特定することで、空孔の形成を抑制可能な変更条件を生成する。すなわち、演算装置３８は、空孔を検出して、かつ、焦点外し距離Ｄ４が距離閾値より小さい場合に、レーザ光Ｌｂの焦点ＳＰが部材Ｔに近すぎるために、キーホールが深くなって空孔が形成されていると判断する。そして、この場合に、演算装置３８は、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４を長くする旨の変更情報を生成することで、製造装置１０ｂに焦点外し距離Ｄ４を長くさせて、キーホールを短くして空孔の形成を抑制させる。また、演算装置３８は、空孔を検出して、かつ、焦点外し距離Ｄ４が距離閾値より小さくない場合には、キーホール不良が原因でなく入熱過多で空孔が形成されていると判断する。そして、この場合に、演算装置３８は、光照射部１８ｂの送り速度を上昇させる旨の変更情報を生成する。製造装置１０ｂは、光照射部１８ｂの送り速度を上昇させることで、レーザ光Ｌｂの照射時間を短くして入熱量を減らして、空孔の形成を抑制することができる。また、演算装置３８は、空孔を検出して、かつ、焦点外し距離Ｄ４が異常でない（距離閾値より小さくない）場合に、レーザ光Ｌｂの出力を減少させる旨の変更情報を生成してもよい。レーザ光Ｌｂの出力を減少させても、レーザ光Ｌｂによる入熱量を減らすことができるため、空孔の形成を抑制することができる。
図４５は、部材Ｔに開口Ｆ１が形成されている場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図４５は、図４３のステップＳ２０８での、開口Ｆ１が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。図４５に示すように、接合状態判定部５４は、検出部５２が、部材Ｔに開口Ｆ１が形成されていると判断した際において、検出部５２が、光照射部１８ｂの傾斜角度θが異常であると判断した場合（ステップＳ２３２；Ｙｅｓ）、接合状態の不良モードのうち、溶融池の固化不良が起きていると判断する（ステップＳ２３４）。変更情報生成部５６は、溶融池の固化不良が起きていると判断したら、光照射部１８ｂの傾斜角度θを大きくする旨の変更情報を、生成する（ステップＳ２３６）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、部材Ｔに開口Ｆ１が形成されていると判断し、かつ、光照射部１８ｂの傾斜角度θが異常であると判断した場合に、光照射部１８ｂの傾斜角度θを大きくする旨の変更情報を、生成する。
また、検出部５２が、光照射部１８ｂの傾斜角度θが異常でないと判断した場合（ステップＳ２３２；Ｎｏ）に、接合状態判定部５４は、接合状態の不良モードのうち、溶融池の固化不良が起きていると判断する（ステップＳ２３８）。変更情報生成部５６は、溶融池の固化不良が起きていると判断したら、レーザ光Ｌｂの出力を低下させる旨の変更情報を、生成する（ステップＳ２４０）。すなわち、変更情報生成部５６は、検出部５２が、部材Ｔに開口Ｆ１が形成されていると判断し、かつ、光照射部１８ｂの傾斜角度θが異常でないと判断した場合に、レーザ光Ｌｂの出力を低下させる旨の変更情報を、生成する。
ここで、開口Ｆ１が形成される原因としては、溶融池の固化不良が挙げられる。例えば部材Ｔの表面ＴＡ上に溶融池が形成されるが、溶融池の固化不良として、溶融池内の融液の少なくとも一部が溶融池内から他の位置に飛び出すと、溶融池内の融液が不足して、溶融池が固化した部分が窪みとなって、開口Ｆ１となる場合がある。溶融池内の融液は、光照射部１８ｂの傾斜角度θが小さい場合や、レーザ光Ｌｂの出力が高い場合に、溶融池内から飛び出す場合がある。本実施形態に係る演算装置３８は、開口Ｆ１を検出して、かつ、傾斜角度θが角度閾値より小さい場合に、傾斜角度θが小さいために溶融池の固化不良が起きていると判断する。そして、この場合に、演算装置３８は、傾斜角度θを大きくする旨の変更情報を生成することで、製造装置１０ｂに傾斜角度θを大きくさせて、溶融池の固化不良を抑えて、開口Ｆ１の形成を抑制させることができる。また、演算装置３８は、開口Ｆ１を検出して、かつ、傾斜角度θが角度閾値より小さくない場合には、レーザ光Ｌｂの出力を低下させる旨の変更情報を生成することで、製造装置１０ｂにレーザ光Ｌｂの出力を低下させて、溶融池の固化不良を抑えて、開口Ｆ１の形成を抑制させることができる。
図４６は、化合物Ｆ３の厚みが異常である場合の、変更情報の生成方法を示している。すなわち、図４６は、図４３のステップＳ２０８での、化合物Ｆ３の厚み異常が検出された場合の変更情報の生成方法の詳細を説明するものである。図４６に示すように、接合状態判定部５４は、検出部５２が、化合物Ｆ３の厚みが異常であると判断した場合、接合状態の不良モードのうち、入熱位置の不良が起きていると判断する（ステップＳ２４２）。変更情報生成部５６は、入熱位置の不良が起きていると判断したら、レーザパスを修正する旨の変更情報を、生成する（ステップＳ２４４）。言い換えれば、変更情報生成部５６は、検出部５２が、化合物Ｆ３の厚みが異常であると判断した場合に、レーザパスを修正する旨の変更情報を、生成する。化合物Ｆ３の厚みが異常である場合、すなわち化合物Ｆ３が厚すぎる場合の原因としては、入熱位置の不良が挙げられる。本実施形態に係る演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みの異常を検出した場合に、レーザパスを修正する旨の変更情報を生成することで、入熱位置を調整して、化合物Ｆ３の厚みが厚くなることを抑制できる。
なお、本実施形態に係る演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みが異常であり、かつ、空孔が形成されている場合には、図４４のステップＳ２２２以降の処理を行ってもよい。すなわち、演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みが異常であり、かつ、空孔が形成されている場合であって、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が異常であると判断した場合は、キーホール不良が起きていると判断して、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４を長くする旨の変更情報を生成してよい。そして、演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みが異常であり、かつ、空孔が形成されている場合であって、レーザ光Ｌｂの焦点外し距離Ｄ４が異常でないと判断した場合は、入熱過多が起きていると判断して、光照射部１８ｂの送り速度を上昇させる旨、又はレーザ光Ｌｂの出力を減少させる旨の変更情報を生成してよい。
また、演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みが異常であり、かつ、開口Ｆ１が形成されている場合には、図４５のステップＳ２３２以降の処理を行ってもよい。すなわち、演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みが異常であり、かつ、開口Ｆ１が形成されている場合であって、光照射部１８ｂの傾斜角度θが異常であると判断した場合、溶融池の固化不良が起きていると判断して、光照射部１８ｂの傾斜角度θを大きくする旨の変更情報を生成してよい。また、演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みが異常であり、かつ、開口Ｆ１が形成されている場合であって、光照射部１８ｂの傾斜角度θが異常でないと判断した場合、溶融池の固化不良が起きていると判断して、レーザ光Ｌｂの出力を低下させる旨の変更情報を生成してよい。
そして、演算装置３８は、空孔が形成されておらず開口Ｆ１が形成されていない場合に、図４６の処理を実行してよい。すなわち、演算装置３８は、化合物Ｆ３の厚みが異常であり、空孔が形成されておらず開口Ｆ１が形成されていない場合には、入熱位置の不良が起きていると判断して、レーザパスを修正する旨の変更情報を、生成する。
以上説明したように、第３実施形態のように摩擦撹拌接合以外の方法で第１部材Ｔ１と第２部材Ｔ２とを接合する場合にも、演算装置３８は、検出部５２が検出した部材情報と工具情報とに基づき変更情報を生成するため、品質改善に適切に寄与できる。
なお、これまでの実施形態及び変形例で説明したレンズやフィルタなどの光学素子（例えば、第１実施形態で説明したレンズ６２Ａ、６２Ｂ、光合成部６４、光拡散部６６、及びレンズ６８など）は、それぞれ１つの光学素子（例えばレンズやフィルタ）であることに限られず、既存の光学素子（例えばレンズやフィルタ）の組み合わせであってもよい。
上記実施形態の製造システム１は、１台の装置で処理を行ったが複数組み合わせてもよい。図４７は、製造システムを有するシステムの構成を示す模式図である。次に、図４７を用いて、製造システム１を有するシステム３００について説明する。システム３００は、複数台の製造システム１（図４７では３台）と、プログラム作成装置３０２とを、有する。製造システム１、プログラム作成装置３０２は、有線または無線の通信回線で接続されている。プログラム作成装置３０２は、上述した製造システム１の制御装置で作成する種々の設定やプログラムを作成する。プログラム作成装置３０２は、作成したプログラムや、データを製造システム１に出力する。製造システム１は、各種プログラムをプログラム作成装置３０２から取得し、取得したデータ、プログラムを用いて、処理を行う。システム３００は、製造システム１や、プログラム作成装置３０２で作成したデータ、プログラムを用いて、製造システム１で製造を実行することで、作成したデータ、プログラムを有効活用することができる。
次に、上述した製造システムを備えたシステムについて、図４８を参照して説明する。図４８は、システムのブロック構成図である。本実施形態のシステム２００は、検査装置２０１と、設計装置２０２と、上記の実施形態において説明したような製造システム１である製造システム２０３と、制御装置（検査装置）２０４と、リペア装置２０５とを備える。制御装置２０４は、内部構造記憶部２１０及び判断部２１１を備える。
設計装置２０２は、部材Ｔの形状や組成に関する設計情報を作成し、作成した設計情報を製造システム２０３に送信する。また、設計装置２０２は、作成した設計情報を制御装置２０４の内部構造記憶部２１０に記憶させる。
製造システム２０３は、設計装置２０２から入力された設計情報に基づいて、部材同士を接合して部材Ｔを作成する。検査装置２０１は、作成された部材Ｔを検査し、検査結果（例えば画像データ）を制御装置２０４へ送信する。
制御装置２０４の内部構造記憶部２１０は、設計情報を記憶する。制御装置２０４の判断部２１１は、内部構造記憶部２１０から設計情報を読み出す。判断部２１１は、検査装置２０１から受信した部材Ｔの形状の測定結果と、内部構造記憶部２１０から読み出した設計情報とを比較する。判断部２１１は、比較結果に基づき、部材Ｔが設計情報通りに成形されたか否かを判定する。換言すれば、判断部２１１は、作成された部材Ｔが良品であるか否かを判定する。判断部２１１は、部材Ｔが設計情報通りに成形されていない場合に、部材Ｔが修復可能であるか否か判定する。判断部２１１は、部材Ｔが修復できる場合、比較結果に基づいて不良部位と修復内容を算出し、リペア装置２０５に不良部位を示す情報と修復内容を示す情報とを送信する。
リペア装置２０５は、制御装置２０４から受信した不良部位を示す情報と修復内容を示す情報とに基づき、構造物の不良部位を修復する。
図４９は、システムによる処理の流れを示したフローチャートである。システム２００は、まず、設計装置２０２が部材Ｔに関する設計情報を作成する（ステップＳ１０１０）。次に、製造システム２０３は、設計情報に基づいて部材Ｔを作成する（ステップＳ１０２０）。次に、検査装置２０１は、作成された部材Ｔの形状を検査（測定）する（ステップＳ１０３０）。次に、制御装置２０４の判断部２１１は、検査装置２０１で得られた検査結果と上記の設計情報とを比較することにより、部材Ｔが設計情報通りに作成されたか否か検査する（ステップＳ１０４０）。
次に、制御装置２０４の判断部２１１は、作成された部材Ｔが良品であるか否かを判定する（ステップＳ１０５０）。システム２００は、作成された部材Ｔが良品であると判断部２１１が判定した場合（ステップＳ１０５０でＹｅｓ）、その処理を終了する。また、判断部２１１は、作成された部材Ｔが良品でないと判定した場合（ステップＳ１０５０でＮｏ）、作成された部材Ｔが修復できるか否か判定する（ステップＳ１０６０）。
システム２００は、作成された部材Ｔが修復できると判断部２１１が判定した場合（ステップＳ１０６０でＹｅｓ）、リペア装置２０５が部材Ｔの修復を実施し（ステップＳ１０７０）、ステップＳ１０３０の処理に戻る。システム２００は、作成された部材Ｔが修復できないと判断部２１１が判定した場合（ステップＳ１０６０でＮｏ）、その処理を終了し、不良品を回収する。以上で、システム２００は、図４９に示すフローチャートの処理を終了する。
本実施形態のシステム２００は、製造システム２０３が部材Ｔの内部構造を高精度に製造することができるので、作成された部材Ｔが良品であるか否か判定することができる。また、システム２００は、部材Ｔが良品でない場合、部材Ｔを修復することができる。
なお、本実施形態におけるリペア装置２０５が実行するリペア工程は、製造システム２０３が製造工程を再実行する工程に置き換えられてもよい。その際には、制御装置２０４の判断部２１１が修復できると判定した場合、製造システム２０３は、製造工程を再実行する。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態や変形例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。前述の実施形態の各構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令が許容される限りにおいて、前述の各実施形態及び変形例で引用した形状測定装置などに関するすべての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。前述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態及び運用技術等は、すべて本実施形態の範囲に含まれる。
１ 製造システム
１０ 製造装置（摩擦撹拌接合装置）
１２ 演算システム
１８ 工具
３０ 制御装置
３２ 照射部
３４ 撮像部
３８ 演算装置
５２ 検出部
５４ 接合状態判定部
５６ 変更情報生成部
ＡＲ０ 照射領域
ＡＲ１、ＡＲ２ 検出領域
Ｔ 部材
Ｔ１ 第１部材
Ｔ２ 第２部材
Ｔ３ 接合部

Claims (21)

  1. 第１部材と第２部材との少なくともどちらか一方に回転させた工具を接触させて前記第１部材と前記第２部材とを接合する摩擦撹拌接合装置に用いられる演算装置であって、
    前記第１部材、前記第２部材、及び前記第１部材と前記第２部材との接合部の少なくとも一部の状態である部材状態と、前記工具の状態である工具状態と、を検出する検出部と、
    前記検出部により検出された前記部材状態と前記工具状態とに基づいて、前記摩擦撹拌接合装置の動作条件を第１の値から第２の値へ変更するための変更情報を生成する変更情報生成部と、
    を備える、演算装置。
  2. 前記検出部は、前記摩擦撹拌接合装置による接合中に、前記部材状態を検出し、
    前記変更情報生成部は、前記検出部が検出した接合中の前記部材状態に基づき、接合中の前記動作条件を変更するための前記変更情報を生成する、請求項１に記載の演算装置。
  3. 前記検出部は、前記摩擦撹拌接合装置による接合中に、前記部材状態を検出し、
    前記変更情報生成部は、前記検出部が検出した接合中の前記部材状態に基づき、前記検出部が前記部材状態を検出した際の前記第１部材と前記第２部材との接合が終了して次の部材同士を接合する際の、前記動作条件を変更するための前記変更情報を生成する、請求項１又は請求項２に記載の演算装置。
  4. 前記検出部は、前記摩擦撹拌接合装置による接合中の前記部材状態の検出結果が異常であるかを判断し、異常である場合に、前記工具状態を検出する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の演算装置。
  5. 前記検出部は、前記部材状態として、前記接合部の表面の光の反射率が異常であるかを検出し、前記反射率が異常であると検出した場合に、前記工具状態として、前記工具の形状を検出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の演算装置。
  6. 前記検出部は、前記工具状態として、前記工具の先端のプローブの溝の寸法と、前記工具の外径とが異常であるかを検出し、
    前記変更情報生成部は、
    前記検出部が、前記溝の寸法が異常であると検出した場合に、前記工具の回転数を上昇させる旨の情報を、前記変更情報として生成し、
    前記検出部が、前記工具の外径が異常であると検出した場合に、前記工具の送り速度を低下させる旨の情報を、前記変更情報として生成する、請求項５に記載の演算装置。
  7. 前記検出部は、前記部材状態として、前記接合部の周囲のバリを検出し、前記バリを検出した場合に、前記工具状態として、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも一部への前記工具の挿入量を検出する、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の演算装置。
  8. 前記検出部は、前記工具の挿入量が異常であるかを検出し、
    前記変更情報生成部は、
    前記検出部が、前記工具の挿入量が異常であると検出した場合に、前記工具の挿入量を減少させる旨の情報を、前記変更情報として生成し、
    前記検出部が、前記工具の挿入量が異常でないと検出した場合に、前記工具の送り速度を上昇させる旨の情報を、前記変更情報として生成する、請求項７に記載の演算装置。
  9. 前記検出部は、前記部材状態として、前記接合部に形成される開口を検出し、
    前記変更情報生成部は、前記検出部が前記開口を検出した場合に、前記工具の送り速度を低下させる旨の情報を、前記変更情報として生成する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の演算装置。
  10. 前記検出部は、前記部材状態として、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも一部に対する前記工具による加工経路である加工パスが、異常であるかを検出し、
    前記変更情報生成部は、前記検出部が、前記加工パスが異常であると検出した場合に、前記加工パスを変更する旨の情報を、前記変更情報として生成する、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の演算装置。
  11. 前記検出部は、前記部材状態として、前記接合部の内部の空孔を検出し、前記空孔を検出した場合に、前記工具状態として、前記工具の形状を検出する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の演算装置。
  12. 前記検出部は、前記工具状態として、前記工具の先端のプローブの溝の寸法と、前記工具の外径とが異常であるかを検出し、
    前記変更情報生成部は、
    前記検出部が、前記溝の寸法が異常であると検出した場合に、前記工具の回転数を上昇させる旨の情報を、前記変更情報として生成し、
    前記検出部が、前記工具の外径が異常であると検出した場合に、前記工具の送り速度を低下させる旨の情報を、前記変更情報として生成する、請求項１１に記載の演算装置。
  13. 前記検出部は、前記部材状態として、前記第１部材と前記第２部材との化合物の厚みが異常であるかを検出し、
    前記変更情報生成部は、前記検出部が、前記第１部材と前記第２部材との化合物の厚みが異常であると検出した場合に、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも一部に対する前記工具による加工経路である加工パスを変更する旨の情報を、前記変更情報として生成する、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の演算装置。
  14. 前記検出部による前記部材状態と前記工具状態との検出結果に基づき、前記第１部材と前記第２部材との接合状態が不良かを判定する接合状態判定部を更に備える、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の演算装置。
  15. 前記接合状態判定部は、前記第１部材と前記第２部材との混ぜ合わせ状態、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも一部への入熱量、及び、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも一部への入熱位置の、少なくとも１つを、前記接合状態として判定する、請求項１４に記載の演算装置。
  16. 前記変更情報生成部は、前記工具の回転数、前記工具の送り速度、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも一部への前記工具の挿入量、及び、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも一部に対する前記工具による加工経路である加工パスの、少なくとも１つを、前記動作条件として、前記変更情報を生成する、請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の演算装置。
  17. 請求項１から請求項１６のいずれか１項に記載の演算装置と、
    前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも１つと、前記工具とを撮像する撮像部を有し、
    前記検出部は、前記撮像部の撮像画像に基づき、前記部材状態と前記工具状態とを検出する、
    演算システム。
  18. 前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも１つと、前記工具との表面とに、光を投影する照射部を更に備え、
    前記撮像部は、前記照射部により光が投影された、前記第１部材、前記第２部材、及び前記接合部の少なくとも１つと前記工具との表面とを、撮像する、請求項１７に記載の演算システム。
  19. 前記第１部材、前記第２部材、前記接合部、及び前記工具の表面の少なくとも１つを加熱する加熱部を更に備え
    前記撮像部は、前記加熱部によって加熱された、前記第１部材、前記第２部材、前記接合部、及び前記工具の表面の少なくとも１つからの赤外光を受光し、
    前記検出部は、前記撮像部が受光した前記赤外光に基づき、前記部材状態と前記工具状態との少なくとも一部を検出する、請求項１７に記載の演算システム。
  20. 請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の演算システムと、
    前記摩擦撹拌接合装置と、を備える、製造システム。
  21. 第１部材と第２部材との少なくともどちらか一方に回転させた工具を接触させて前記第１部材と前記第２部材とを接合する摩擦撹拌接合装置に用いられる演算方法であって、
    前記第１部材、前記第２部材、及び前記第１部材と前記第２部材との接合部の少なくとも一部の状態である部材状態と、前記工具の状態である工具状態と、を検出することと、
    検出した前記部材状態と前記工具状態とに基づいて、前記摩擦撹拌接合装置の動作条件を第１の値から第２の値へ変更するための変更情報を生成することと、
    を含む、演算方法。
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